The 100 most recently published documents
Carbon-doped titania was fabricated via carbothermal treatment in nitrogen–acetylene gas flow and further used as a precursor for multiwalled titanate nanotube (TNT) synthesis via alkaline hydrothermal route. Investigation of the reaction products after hydrothermal treatment of carbon-doped titania using Transmission electron microscopy, X-ray diffraction, and Brunauer–Emmett–Teller method shows the successful formation of TNTs. The presence of carbon was proved although the type of incorporation could not be certified. All samples show approximately the same carbon content before and after hydrothermal treatment. An increasing pretreatment temperature of titania precursor powders yields more secondary products in the nanotube samples, indicating lower reactivity of the titanium oxycarbide phase during hydrothermal treatment. In this study, TNTs with 6 wt% carbon and with the highest specific surface area of 340 m2/g were formed via hydrothermal treatment of carbon-doped titania precursor powder exposed to 700 °C during carbothermal pretreatment.
Data engineering is an integral part of the data science process. It comprises tasks such as data ingestion, data transformation, and data quality assurance. In order to fulfill these tasks, schema inference is an important capability. Its goal is to detect the structure of a dataset and to derive metadata on hierarchies, data types, etc. Artificial intelligence (AI) has the potential to automate schema inference and thus increase the efficiency of the data science process. However, as government institutions are subject to special regulations, explainability of AI models can be a mandatory requirement. Goal of this research protocol is to plan a systematic review of literature on schema inference with explainable AI (XAI) for data engineering in government institutions. This second version includes adjustments resulting from the first iteration of the review.
The design of robust architectures for software-intensive systems in the automotive domain is a complex task and a considerable engineering challenge. Even conventional systems are usually subject to a multitude of conflicting design goals, such as unit cost and weight minimization, dependability augmentation and timing control. One feasible approach to resolve these conflicting levers on a system's architecture is to perform an optimization analysis on a concretely defined design space, which in general is vast. For the purpose of the approach presented here, this design space is represented by an automated identification of variation points relevant for design space exploration. The identified variability information is then transformed into a convenient mathematical representation for product-line-aware architecture optimization.
Highly connected with the environment via various interfaces, cars have been the focus of malicious cyber attacks for years. These attacks are becoming an increasing burden for a society with growing vehicle autonomization: they are the sword of Damocles of future mobility. Therefore, research is particularly active in the area of vehicle IT security, and in part also in the area of dependability, in order to develop effective countermeasures and to maintain a minimum of one step ahead of hackers. This paper examines the known state-of-the-art security and dependability measures based on a detailed and systematic analysis of published cyber attacks on automotive software systems. The sobering result of the analysis of the cyber attacks with the model-based technique SAM (Security Abstraction Model) and a categorization of the examined attacks in relation to the known security and dependability measures is that most countermeasures against cyber attacks are hardly effective. They either are not applicable to the underlying problem or take effect too late; the intruder has already gained access to a substantial part of the vehicle when the countermeasures apply. The paper is thus contributing to an understanding of the gaps that exist today in the area of vehicle security and dependability and concludes concrete research challenges.
Diese Studienarbeit untersucht den Stromverbrauch auf regionaler Ebene in Deutschland und vergleicht drei verschiedene Systemdesigns für erneuerbare Energien. Die Systeme basieren auf dem Einsatz von geotechnischen, chemischen und Batteriespeicher-technologien. Es werden reale Wetter- und Lastdaten für einen Zeitraum von drei Jahren vom 01.09.2020 bis zum 31.08.2023 verwendet.
Semiconducting transition metal oxides such as TiO 2 are promising photo(electro)catalysts for solar water splitting and photoreduction of CO 2 as well as for antibacterial, self-, water and air-cleaning coatings and admixtures in paints, building materials, on window glass or medical devices. In photoelectrocatalytic applications TiO 2 is usually used as photoanode only catalyzing the oxidation
reaction. In coatings and admixtures TiO 2 works as heterogeneous catalyst and has to catalyze a complete redox cycle. While photoelectrochemical charge transport parameters are usually quite well accessible by electrochemical measurements, the quantitative description of photocatalytic properties is more challenging. Here, we present a systematic structural, photoelectrocatalytic, photocatalytic and antimicrobial study to understand if and how photoelectrochemical parameters can be used to predict the photocatalytic activity of TiO 2. For this purpose TiO 2 thin films on
flourine-doped tin oxide substrates were prepared and annealed at temperatures between 200 and 600 ◦C. The film morphologies and thicknesses were studied by GIXRD, FESEM, and EDX. Photoelectrochemical properties were measured by linear sweep voltammetry, photoelectrochemical impedance spectroscopy, chopped light chronoamperometry, and intensity modulated photocurrent/photovoltage spectroscopy. For comparison, photocatalytic rate constants were determined by
methylene blue degradation and Escherichea coli inactivation and correlated with the deducedphotoelectrocatalytic parameters. We found that the respective photoactivities of amorphous and crystalline TiO 2 nanolayers can be best correlated, if the extracted photoelectrochemical parameters such as charge transfer and recombination rates, charge transfer efficiencies and resistances are measured close to the open circuit potential (OCP). Hence, the interfacial charge transport parameters at the OCP can be indeed used as descriptors for predicting and understanding the photocatalytic
activity of TiO 2 coatings.
The increasing use of software and connectivity in modern vehicles has made cybersecurity an important issue in the automotive industry. ISO 21434 is a standard for automotive cybersecurity engineering that provides guidelines for the development and validation of secure automotive systems. For effective implementation and practical use of ISO 21434, it must be incorporated into existing automotive industry development workflows.
In this paper, we investigate the practical applicability of ISO 21434 in the context of the Security Abstraction Model (SAM), a security modeling approach for the domain-specific modeling language EAST-ADL, and provide insights into the benefits and consequences of this approach. In doing so, we describe the methodological opportunities of integrating ISO 21434 into SAM on the one hand and present a case study illustrating the application of this integrated approach in the development of a secure automotive system on the other hand. Our results suggest that the integration of ISO 21434 into SAM better supports automotive system security in the early development phases and makes it transparent to a wide range of stakeholders. At the same time, it becomes clear that a representation of the interrelationships in the form of a metamodel, in contrast to ISO 21434 in which these are only described textually, significantly improves conceptual understanding and ultimately enables pragmatic usability in industrial development.
Recent flood events (FE) in Germany have shown that the extent and impact of extreme flood events cannot be estimated solely based on numerical models. For analyzing the development of such an event and to develop and implement safety measures more efficiently, additional data must be collected during the event. Within the scope of this research, the possibilities of near real-time recording using an unmanned aerial vehicle (UAV) and data processing with the Structure from Motion (SfM) method were tested in a case study. Different recording parameter combinations were tested in the Laufer
Muehle area on the Aisch river in Germany. The focus of the investigations was the identification of a parameter combination that allows a short recording interval for aerial imagery. Based on these findings, the identification of changes in the study area by comparing multitemporal photography (flood prevention), as well as the recording of flooded areas during a FE should be possible. The accuracy analysis of the different parameter combinations between two point clouds as well as the process of change detection was done by a Multiscale Model to Model Cloud Comparison (M3C2) and
including ground control points. As a result, a parameter combination was identified which led to the desired results in the study area. The processes were transformed into fully automated and scripted workflows. The results serve as a basis for establishing a workflow for near real-time analyses in future studies.
Carbon modified titanium dioxide (TiO2) is a promising candidate for catalytic applications or fuel cells, where the modified oxide could replace currently used catalyst support materials. Carbothermally treated TiO2 was successfully prepared by annealing under acetylene/nitrogen gas flow in a rotary tube furnace. The carbon content in the TiO2 samples ranged from 5 to 14.5 wt.-% as determined by thermogravimetric measurements. The powders showed suppression of the phase transition from anatase to rutile up to a treatment temperature of 825°C. Above 600°C rutile is the thermodynamically stable phase, therefore the suppression must be attributed to either carbon in the lattice or the reducing atmosphere in the furnace. Raman spectra revealed the characteristic G and D bands, indicating the formation of carbonaceous species in the samples. In addition, a shift of the anatase Eg(1) band was observed indicating a lattice disorder pointing toward carbon incorporation into the lattice. Diffuse reflectance spectra show sub band gap absorption together with a shift of the absorption edge. Depending on the extraction method of band gaps from spectra, the band gap values show a decrease or increase with increasing carbon content. Details of the evaluation and interpretation of the spectra are discussed.
Die Ergebnisse zeigen, dass die verschiedenen Methoden aus dem Feld der künstlichen Intelligenz geeignet sind, textbasierte Kommunikation zu analysieren und damit Erkenntnisse für die Evaluation bereitzustellen. Angesichts der riesigen Menge an bestehenden und zukünftigen textbasierten Beratungsinhalten können so die unterschiedlichsten Fragestellungen bearbeitet werden. Da die Datenbasis jedoch immer hochsensible personenbezogene Daten enthält, müssen die entsprechenden Risiken mit einer verantwortungsvollen Umsetzung des Datenschutzes minimiert werden.
Gaming Social Work History
(2021)
OBJECTIVES: The requirements regarding professional social work are constantly increasing. The development of a professional identity, which goes hand in hand with a comprehensive ability to reflect, is only one of the aspects mentioned in the international definition. To this end, the examination of the history of social work during the course of study appears to be meaningful and important for many reasons. THEORETICAL BASE: It is precisely this topic that proves to be particularly complex. Based on the increasing requirements on social work, another attempt is made through analyzing social work history in an overarching framework. METHODS: As important the topic seems to be for professional development, for students the analysis of the history of social work is yet often a necessary evil during undergraduate studies. OUTCOMES: Current study results clarify that students do not have a comprehensive professional identity. SOCIAL WORK IMPLICATIONS: Using the concept of gamification for the imparting of knowledge about the history of social work could be a “game changer”.
Many shift workers suffer from sleep issues, which negatively affect quality of life and performance. Scientifically evaluated, structured programs for prevention and treatment are scarce. We developed an anonymous online cognitive behavioral therapy for insomnia (CBT-I) program. After successful completion of a feasibility study, we now start this prospective, randomized, controlled superiority trial to compare outcomes of two parallel groups, namely an intervention group and a waiting-list control-group. Additionally, we will compare these outcomes to those of a face-to-face CBT-I outpatient sample.
Bone fracture healing is a complex process which is still under research. Computer-aided patient-specific prediction of bone development, fracture risk, prevention and treatment approaches promises a significant milestone in clinical practice. With this long-term goal in mind, a novel model is presented and examined in this work in the context of continuum bone remodelling. Therein, a clear distinction is made between external mechanical stimulation and the biological healing process of an injured bone tissue. The model is implemented within a finite element framework and investigated for the example of a fractured proximal femur head. The results show promising perspectives for further application. Besides, the model offers the possibility of easily integrating other factors like age-dependency and the availability of nutrition. For the future, further studies with large clinical datasets are essential for validation.
Modeling the evolution of bone density is relevant for understanding, simulation and possible prediction of bone response to external and internal influences. In this work we present a formulation for the bone density evolution process that takes into account not only the commonly considered mechanical stimulus, but, as novelty, also the influence of the availability of nutrients and hormones, with its implementation pursued within the finite element method. A simple uni-axial extension test is used to illustrate and compare our novel model against the classical approach. The results of the proposed modified model are promising for application to real-life problems.
The illumination of registration plates poses challenges for lighting technology. To achieve the wide and steep angles required for homogeneous illumination of the license plate, optics are needed to refract and reflect light. In this work, registration plate lamps with different components are designed. After the construction, the concepts are tested for their limits in terms of position and manufacturability. The
entire work is carried out at the company CREAT GmbH in Ingolstadt. All developments in the field of registration plate lighting are subject to the UNECE and country-specific regulations, which must be considered in the development of the lights.[1] Some vehicles currently available on the automotive market are measured to classify and compare the different lamp systems. From the average values, the lamps are designed. Adjustments are repeatedly made to the lighting device to achieve the most
homogeneous illumination of the registration plate. As soon as the lights meet the legal requirements, the geometric limits of the lighting device are defined in relation to the plate. As there are different polymers to produce optics, these are simulated with their refractive indices and tested for their effects on the light image.
Die Corona-Pandemie hat die Hochschulen in eine Krisensituation versetzt. Die damalige Entscheidung, das Sommersemester 2020 trotz Kontaktverboten durchzuführen, hat alle Hochschulen mobilisiert eine nahezu vollständige Online-Lösung aufzubauen. Diese ‹Zwangsdigitalisierung› hat Lehrende und Studierende in den folgenden Monaten in einen Experimentiermodus versetzt. Dass sich Lehrende und Lernende in dieser Breite mit digitalen Technologien auseinandersetzen und Erfahrungen machen, konnten bisherige Forderungen und Förderungen nicht erreichen. Es ist jedoch ungewiss, wie diese Dynamik in den Lehralltag einer Post-Pandemie-Zeit übertragen werden kann. Hier sind Hochschulen auf strategischer Ebene gefragt, den Krisenmodus für den Change-Prozess zu nutzen. Anhand einer Gruppendiskussion mit 14 Vizepräsidentinnen und Vizepräsidenten haben wir untersucht, welche langfristigen Veränderungspotenziale der Pandemie wahrgenommen werden. Durch eine strukturierte Inhaltsanalyse der Diskussion erweitern wir in diesem Beitrag die bisherigen zusammenfassenden Ergebnisse. Die Analyse zeigt, dass als entscheidende Variable für den Erfolg beim Krisenmanagement multiple agile Kooperationsformate zwischen den unterschiedlichen Ebenen und Akteuren wahrgenommen werden. Die Aufrechterhaltung und der Ausbau dieser Kooperationen kann die Grundlage für einen langfristigen Change-Prozess darstellen, der unabhängig von der CoViD-19-Pandemie notwendig ist.
Bone remodelling is a complex biomechanical process, which has been studied widely based on the restrictions of local continuum theory. To provide a nonlocal bone remodelling framework, we propose, for the first time, a peridynamic formulation on the macroscale. We illustrate our implementation with a common benchmark test as well as two load cases of the proximal femur. On the one hand, results of our peridynamic model with diminishing nonlocality measure converge to the results of a local finite element model. On the other hand, increasing the neighbourhood size shows to what extent the additional degree of freedom, the nonlocality, can influence the density evolution.
A number of previous studies have investigated the possibilities of modelling the change in density of bones. Remodeling can be formulated at the constitutive or the kinematic level. In this work we introduce a formulation for the density growth process which takes not only the mechanical stimulus into account but also the influence of age on the evolution of growth. We demonstrate the implementation in the context of the finite element method. This novel approach is illustrated for a simple uniaxial extension test and is verified against previous numerical results. Moreover, two further physiologically motivated examples are performed. The results of the proposed modified model show excellent agreement with comparable results from literature and are promising for the application to real-life problems.
Ein Einsatzfeld Künstlicher Intelligenz im Bereich der Sozialen Arbeit ist die automatische Inhaltsanalyse von Konversationen aus der psychosozialen Onlineberatung. Mögliche Anwendungen sind die statistische Untersuchung von Wirkzusammenhängen sowie die Entwicklung KI-basierter Dialog-und Unterstützungssysteme. Die Grundlage für das Training entsprechender Modelle sind aussagekräftige und realistische Trainingsdaten. Im Rahmen des Projektes GeCCo (German e-Counseling Conversation Dataset) wurde ein erster deutschsprachiger Datensatz für die Analyse psychosozialer Beratungskonversationen erstellt und veröffentlicht. Wesentlicher Bestandteil ist ein neu entwickeltes Kategoriensystem, das eine feingranulare inhaltliche Klassifikation in 40 Berater-und 28 Klienten-Kategorien ermöglicht. Basierend auf dem Datensatz konnten erfolgreich verschiedene Modelle mithilfe maschineller Lernverfahren trainiert und für die wissenschaftliche Nutzung bereitgestellt werden.
Bei dem Stülpmembranspeicher handelt es sich um einen Speicher, der Energie sowohl in Form von Wärme als auch potenzieller Energie speichert. Das Grundprinzip ist ein mit Wasser gefüllter Zylinder, in dem sich ein Bodenmasse-Kolben nach oben und unten bewegen kann.
Bei Stromüberschuss im Netz wird der Kolben mithilfe einer Pumpe vom Wasser angehoben. Besteht ein Stromdefizit im Netz, kann der Kolben abgesenkt werden, das herausströmende Wasser wird durch eine Turbine mit Generator geleitet. Mit dem vorhandenen Wasser lässt sich ebenso Wärme speichern. Dazu wird Wasser außerhalb des Speichers erwärmt und in den Speicher gespeist, gleichzeitig wird kaltes Wasser der selben Menge entnommen. Bei Wärmebedarf kann nun das warme Wasser entzogen werden. Die Erwärmung des Wassers erfolgt regenerativ über Solarkollektoren, deren Auswahl und benötigte Anzahl in dieser Arbeit erörtert wird. Zudem benötigt der Speicher eine Dämmung, um Wärmeverluste zu verringern. Dies wird ebenso in der vorliegenden Arbeit behandelt. Beide Bereiche werden hinsichtlich ihrer Kosten betrachtet.
Immer mehr Menschen konkurrieren um bezahlbaren Wohnraum, besonders extrem zeigt sich dies in Großstädten. Die Zahl derer, die über keinen eigenen Wohnraum verfügen oder auf der Straße leben müssen, steigt stetig. Verfolgt man die mediale Berichterstattung, so wird klar, dass Gewalt, Ausschreitungen und gesellschaftliche Spannungen weiter zunehmen. Arme Menschen werden in kapitalistischen Gesellschaften benachteiligt. Doch neben der Ausgrenzung aus nahezu allen Lebensbereichen, trifft es Menschen, die auf das Leben im öffentlichen Raum angewiesen sind, besonders hart. Neben den bestehenden Problemlagen, die das Leben auf der Straße mit sich bringt, sind obdachlose Menschen brutalen Übergriffen, sozialer und räumlicher Ausgrenzung als auch täglichen Beleidigungen ausgesetzt. Das Auftreten von Gewalt stellt nicht nur eine starke psychische Belastung
dar, sondern ist auch eine stets gegebene Bedrohung für diese Menschen. Gewaltsituationen sind wesentlicher Bestandteil ihrer Lebenslage. Die Betroffenen entwickeln infolgedessen Strategien,
um ihr Leben vor Gewalt besser zu schützen, wobei es ohne Wohnung keinen vollständigen Schutz geben kann. Um auf die Problematik aufmerksam zu machen, beschäftigt sich diese Bachelorarbeit mit den Gewalterfahrungen von obdachlosen Menschen. Es wird den Fragen nachgegangen, welche Erfahrungen in dem Personenkreis vorliegen und wie die Betroffenen damit umgehen. Die Fragestellungen werden dazu auf Grundlage der Auswertung von Fachliteratur sowie sieben leitfaden-gestützten Interviews mit obdachlosen Menschen diskutiert.
In Zeiten der Klimakrise ist die Umstellung auf regenerative sowie erneuerbare Energieformen unausweichlich. Dabei stellen bereits jetzt Energieanlagen wie Windkrafträder oder Photovoltaikanlagen eine gute Alternative zu konventionellen Anlagen dar. So stehen der Wind und die Sonnenstrahlung kostenlos zur Verfügung und deren Gebrauch weist kaum Nachteile für die Umwelt auf. Dennoch haben beide Ressourcen ein großes Manko auf: deren Verfügbarkeit. Während Kohle und Öl zu jeder Tages- und Nachtzeit bedarfsorientiert verbrannt werden kann, besteht keinerlei Möglichkeit, die Sonne auch in der Nacht zum Strahlen „zu bewegen“. Dagegen scheint die Sonne am Tage oft so zuverlässig, dass daraus mehr Energie in elektrischen Strom umgewandelt werden kann, als eigentlich benötigt wird. Ähnliches gilt für den Wind, der zu jeder Tages- und Nachtzeit wehen kann. Doch auch der Wind richtet sich dabei nicht nach dem Energiebedarf der Bevölkerung. Um überschüssige Energien dennoch speichern und bei Bedarf schnell und unkompliziert abrufen zu können, existieren viele Arten von Energiespeichern. So gibt es neben elektrischen Speichern (z.B. Lithium-Ionen-Akkus) und chemischen Speichern (z.B. Wasserstoffspeicher) auch mechanische Speicher (z.B. Pumpspeicher). Eine Art der mechanischen Energiespeicherung stellt der Stülpmembranspeicher dar.
Als Einstieg in die Technologie der Stülpmembranspeicher soll im bayrischen Haßfurt ein Demonstrator dieses Systems errichtet werden. Es sollen Nachweise über die Funktionsfähigkeit sowie die Herstellbarkeit des Stülpmembranspeichers erbracht werden und so der Weg zu einem System in industriellem Maßstab geebnet werden. Im Rahmen des Projekts Energietechnik im sechsten Semester des Bachelor-studiengang Maschinenbau in der Vertiefungsrichtung Energietechnik an der technischen Hochschule Nürnberg galt es Umsetzungsvorschläge und Kostenabschätzungen für den konkreten Bau eines Demonstrators zu erarbeiten. Im Zuge dieser Arbeiten wurden folgende Teilbereiche des Systems getrennt betrachtet: Die Baumaßnahmen zur Errichtung der Grundstruktur behandelte Herr Anton Wolf (Wolf, 2023). Herr Julian Schmitt untersuchte eine geeignete Platzierung und den Einbau der Aggregate, Rohrleitungen und Strömungsführung des Systems (Schmitt, 2023). Möglichkeiten für Einbau und Befestigung der Membran innerhalb des Speichers untersuchte Herr Nicolai Neubauer (Neubauer, 2023). Untersuchungen zur Stromspeicherung und Wärmebewirtschaftung des Speichers tätigte Herr Rami Haider (Haider, 2023). Weiterführend erfolgte die Auslegung der Wärmedämmung des Speichers sowie einem Solarkollektorfeld durch Herrn Peter Müller-Leimbach (Müller-Leimbach, 2023). Gegenstand des folgenden Berichts wird ausschließlich die Herstellung der Stülpmembran des Speichers sein. Sie bildet das Herzstück dieser neuen Technologie und ist als kritisches Bauteil für die Funktionsfähigkeit und damit die Daseinsberechtigung eines Stülpmembranspeichers zu verstehen. Nach heutigem Stand existiert eine Membran in einem solchen Anwendungsfall nicht und wurde auch noch nie versucht herzustellen. Es sind also zunächst Möglichkeiten zur Herstellung auszuloten und ein neues Herstellungsverfahren zu entwickeln. Langzeitverhalten von Material und Verbindungen zum restlichen Speicher während des Betriebs sind nicht untersucht und für den konkreten Anwendungsfalls weitestgehend unerforscht. Für ähnliche Belastungsfälle kann Jedoch auf umfassende Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der Textilfördergurte in Bergbau- sowie Lebensmittelindustrie zurückgegriffen werden. Als Partner steht hier der Leiter der R&D Engineered Products for Conveying Solutions der Research & Development Abteilung des Sektors ContiTech der Continental Group zur Verfügung. Es ist denkbar, auf Basis bestehender Produkte der ContiTech Conveyor Belt Group aufzubauen und so eine Membran herzustellen, die sich langfristig für das spezielle Biege- und Dehnungsverhalten eignet. Im Verlauf des Berichts wird zunächst die Funktionsweise des Stülpmembranspeichers erklärt. Daraus werden die Aufgaben abgeleitet, welche der Membran selbst zu Teil werden. Für die vorgegebenen Dimensionen und Eckdaten des Demonstrators werden Belastungsberechnungen durchgeführt und so die Belastungen im Anwendungsfall bestimmt. Ebenfalls werden sonstige Umwelteinflüsse, denen die Membran ausgesetzt ist, festgehalten. Einleitung 9 Anschließend wird der Aufbau einer geeigneten Membran erklärt und ein geeignetes Fertigungsverfahren beschrieben. Abschließend folgt eine kurze Kostenübersicht sowie Prognose, wie mit der Entwicklung der Membran weiter zu verfahren wäre. Der Demonstrator, für den in diesem Bericht die Stülpmembran konzipiert wird, besitzt folgende relevante Dimensionen und Eckdaten: Der Kolben hat eine Länge von 10 Metern und misst 10 Meter im Durchmesser. Der Ringspalt zwischen Kolben und Speicherinnenwand beträgt 0,26 Meter. Im Verlauf des Be- und Entladens soll der Kolben um 10 Meter angehoben werden können. Der Kolben wird aus Stahlbeton mit einer Dichte von 2,24 !" gefertigt. Die Stülpmembran wird aus textilverstärkten Fördergurtstücken gefertigt, die längs aneinander vulkanisiert werden. Die Skizze in Abb.1 dient zur Veranschaulichung dieses Prozesses. Aus den Anforderungen für Kolbenhub und Ringspaltbreite ergibt sich mit einer Zulängung von 0,7 Metern jeweils am Ende der Membran eine Gesamtlänge von sieben Metern. Für die Planung der Fertigung ist von zwei Meter breiten Fördergurt-elementen auszugehen. Dies ist weiteren Anforderungen an die Membran geschuldet, welche im Verlauf des Berichts ersichtlich werden.
Durch den fortschreitenden Klimawandel mit seinen verheerenden Folgen für Mensch, Natur und Umwelt ist es von Bedeutung ein Umdenken in der Energiegewinnung der Zukunft und Gegenwart anzustreben. Unsere derzeitigen Energieträger welche Anteile am Primärenergiebedarf in Deutschland haben, bestehen noch zu großen Anteilen aus fossilen
Quellen wie in Abb. 1 zu sehen ist. Dies muss umgehend durch deutlich größere Anteile an Erneuerbaren abgelöst werden [1].
Abbildung 1: Anteile verschiedener Energieträger am Primärenergie-verbrauch in Deutschland im Jahr 2020 [1] Durch die Unvorhersehbarkeit und der ungeplanten Energiegewinnung aus Erneuerbaren Energieträgern, sowie deren teilweise deutliche Überproduktion als der eigentliche Bedarf abverlangt, sind Lösungen zur Energiespeicherung notwendig. Somit ist eine der entscheidendsten Fragen der Zukunft »Wie können wir die überschüssige Energie aus Erneuerbaren Quellen sinnvoll und mit so wenig Einfluss auf Natur und Umwelt wie möglich speichern?« Die Debatte über die Energiewende ist in der Gesellschaft in aller Munde. Es wird jedoch oft nicht von der Wärmewende gesprochen, welche jedoch einen großen Teil zur notwendigen Energiewende beiträgt. Somit ist klar, ohne die Wärmewende kann auch keine Energiewende vollzogen werden! Weshalb es auch hier von großer Relevanz ist, sinnvolle Speicherkonzepte in der Zukunft entstehen zu lassen. Eines dieser Wärmespeicherkonzepte wäre Teil des Stülp-membranspeichers, bei den riesigen Wassermassen zur Stromspeicherung über Lageenergie verwendet werden, jedoch gleichzeitig mit seiner guten Speicherkapazität als thermischer Speicher dienen. Dieses ganzheitliche Konzept zur Speicherung von Energie aus Erneuerbaren Quellen soll in folgendem Projektbericht, welcher Teil eines gesamten Projektes zum Bau eines Stülpmembranspeicher Demonstrator-Systems ist, teilweise aufgearbeitet werden.
Einleitung 2 Das gesamte Projekt umfasst 6 Einzelbereiche. Beginnend mit den Tief- und Hochbauarbeiten für einen Stülpmembranspeicher-Demonstrator durch Herrn Anton Wolf [2]. Der Systemaufbau und die Aggregate zur Stromspeicherung und Wärmebewirtschaftung eines
Stülpmembranspeichers wurden von Herrn Rami Haidar behandelt [3]. Die Herstellung der Stülpmembran eines Stülpmembranspeichers durch Herrn Franz Lampe sowie der Einbau und die Befestigung der Stülpmembran eines Stülpmembranspeichers durch Herrn Nicolai Neubauer [4] [5]. Zuletzt erfolgt durch Herrn Peter Müller-Leimbach die Auslegung &
Betrachtung der Wirtschaftlichkeit eines Solarkollektorfeldes und einer Wärmedämmung für den Stülpmembranspeicher [6].
Systemaufbau und Aggregate zur Stromspeicherung und Wärmebewirtschaftung eines Stülpmembranspeichers
(2023)
Diese Arbeit untersucht den Aufbau und die Funktionsweise eines Stülpmembranspeichers, um darauf aufbauend die am besten geeigneten Pumpspeicheraggregate für den geplanten Demonstrator in Haßfurt auszuwählen. Die Analyse ergibt, dass angesichts der ständig
variierenden Leistungsanforderungen Verdrängermaschinen Strömungsmaschinen vorzuziehen sind. Insbesondere zeichnen sich Axialkolbenmaschinen durch ihre hohe Flexibilität und ihren hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Verdrängermaschinen aus.
Bei dem Stülpmembranspeicher (Abbildung 1) handelt es sich um einen Speicher der Energie sowohl in Form von Wärme und potenzieller Energie speichert. (Vergl. Abbildung 1: Grundaufbau des Speichers)
Grundprinzip ist ein mit Wasser gefüllter Zylinder, in dem sich ein Bodenmasse-Kolben nach oben und unten bewegen kann. Der Kolben ist mit einer Stülpmembran an der Zylinderwand befestigt und diese trennt zudem den Zylinder in zwei Kammern auf. Eine oberhalb des Kolbens und eine unterhalb. Durch Pumpen von Wasser von der oberen in die untere Kammer erfolgt dort eine Druckerhöhung, die zu einem Anheben des Kolbens führt. Dies erfolgt bei Energieüberschuss im Stromnetz. Bei Stromdefizit kann der Kolben abgesenkt werden und die Energie kann mittels einer Turbine aus der Wasserströmung von der unteren in die obere Kammer entnommen werden. Die Wärmenutzung erfolgt durch Einspeisung von warmem Wasser aus einem Fernwärmenetz in die obere Kammer des Kolbens. Durch den Dichteunterschied von warmen zu kaltem
Wasser entsteht eine Schichtung des Wassers mit der wärmsten Schicht ganz oben im Zylinder. Da das Wasservolumen im Zylinder gleichbleiben soll, wird genauso viel kaltes Wasser am unteren Ende des Zylinders entnommen, wie warmes Wasser oben eingespeist wird. Um ein ungewolltes Absenken des Kolbens zu vermeiden, wird die gleiche Menge Wasser wie eingespeist wird von der oberen in die untere Kammer gepumpt. Bei Entnahme der Wärme funktioniert dieser Mechanismus in umgekehrter Reihenfolge. Das kalte Wasser wird am unteren Ende des Zylinders eingespeist, die gleiche Menge wird über eine Transferleitung von der unteren in die obere Kammer gepumpt und wieder die gleiche Menge
wird am oberen Ende des Zylinders in das Fernwärmenetz eingespeist.
Die vollständige Auslegung wurde in 6 Teilbereiche aufgeteilt.
Im Nachfolgenden Bericht wird ausschließlich auf die Baulichen Aspekte für den Zylinder, Kolben und die allgemeine Grundstruktur eingegangen.
Die Maßnahmen zum Systemaufbau und Aggregate zur Stromspeicherung sowie Wärmebewirtschaftung behandelte Herr Rami Haidar[7], die Platzierung und Einbau der Aggregate, Rohrleitungen und Strömungs-führung Herr Julian Schmitt [11] , die Herstellung der Stülpmembran Herr Franz Lampe [8], den Einbau und die Befestigung der Stülpmembran Herr Nikolai Neubauer [10] und die Wärmedämmung und die Auslegung eines Solarkollektorfeldes zur Wärmeversorgung angeschlossener Wohngebäude Herr Peter Müller-Leimbach [9].
Wie lassen sich die Strukturen des sozialen Zusammenhalts in ländlichen Räumen beschreiben? Diese Frage wird in einem groß angelegten Forschungsprojekt untersucht, das drei bayernweite Bürgerbefragungen und vier Vertiefungsprojekte zu verschiedenen Aspekten des Zusammenhalts beinhaltet. Der vorliegende Bericht präsentiert die Ergebnisse der ersten Bürgerbefragung mit Schwerpunkt auf den konkreten sozialen Beziehungen vor Ort. Die Befragung wurde im Frühjahr und Frühsommer 2023 durchgeführt.
Im Rahmen des Forschungsprojekts Smart Inklusion für Wohnungslose (SIWo) (01.08.2019 bis 31.01.2023) untersuchte ein interdisziplinäres Forschungsteam in Nürnberg die Fragen, welche Informations-, Unterstützungs- und Beratungsbedarfe bei wohnungs- und obdachlosen Menschen vorliegen und in welcher Form diese mit Hilfe von digitalisierten Angeboten und Produkten gedeckt werden können. Im Teilprojekt I: Sozialwissenschaftliche Forschung rekonstruierte das Team auf der Grundlage von Gruppendiskussionen und narrativ angelegten Leitfadeninterviews mit wohnungslosen Menschen deren artikulierte Bedarfe, die neben leistbarem Wohnraum als dinglichsten Bedarf noch Alltags- und Informationsbedarfe sowie digitale und technische Bedarfe umfassen. Im Teilprojekt II: Menschzentrierte Produktentwicklung entwickelte das Team drei Produkte, die in Teil I identifizierten Bedarfe auf verschiedene Weise adressieren: 1) Die Informations-App Schlaue Lise stellt Informationen über die Angebotslandschaft des lokalen Hilfesystems in Nürnberg maßgeschneidert zur Verfügung und ist zu Projektende als konzeptioneller, interaktiver Prototyp verfügbar. 2) Der Ladestation- und WLAN-Finder Stromer Max kann zum Aufspüren von kostenlosen und öffentlich zugänglichen Optionen zur Aufladung von elektronischen Geräten verwendet werden und liegt zum Projektende als implementierte, progressive Webapp vor. 3) Eine WLAN- und Ladestation ist in der Nürnberger Innenstadt installiert sowie öffentlich und kostenlos zugänglich. Die entwickelten Produkte tragen zwar auf verschiedene Weise zur Inklusion wohnungsloser Menschen bei, sind aber als Beiträge zur Überlebenssicherung zu verstehen. Tatsächlich ist für die Lösung des Problems der Wohnungslosigkeit Strukturen notwendig, die leistbaren Wohnraum an wohnungslose Menschen vermitteln.
The objective of this study was to develop an experimental framework that allows research on whether the combined use of a virtual reality (VR) driving simulator, electroencephalography signals collected during driving tests and designed attentional paradigms could be applied to assess the performance of affective warning sounds for re-channelling driver’s attention in certain driving situations. Three VR driving scenarios with different stimuli and two driving tasks were designed and implemented. Acquisition of driver’s physiological data and behavioural metrics were integrated to be gathered synchronously. In addition, an experimental protocol was designed for the assessment of the impact of affective warning sounds. The technical feasibility of the framework was evaluated with the results showing that the proposed framework enables the data acquisition and analysis for a variety of warning stimuli. After successful technical deployment, a study with experimental subjects will follow to evaluate the effectiveness of affective warning sounds.
This study aims to compare two different implementations of speech emotion recognition models.The emphasis is directed towards evaluating their efficacy in capturing and characterizing dialogues
portrayed by actors within a film scene to create suitable musical intervals. The goal of the overarching research intends to derive indications to enhance the compositional process of film scores by recognizing the emotion in a particular scene. Based on established deep learning models, the study delves into the exploration of two distinct emotion classification metrics: The Six Emotion Prediction and the Valence/Arousal/Dominance Prediction. To facilitate a comparative analysis, a preliminary study an a following survey is deployed. The preliminary study confirms a significant difference in the generated MIDI data. For this reason, a survey is essential to detect the better fitting algorithm. Participants are tasked to rate the affective suitability of eight generated interval sequences to the corresponding film scenes. The Suitability is verified quantitatively using a bidirectional rating system. Both model assessments are conducted within a uniform sound design, thus ensuring unbiased conditions for evaluation. Upon a thorough examination of our extensive analysis, a preference for method A becomes increasingly evident.
Mit dem im Jahr 2022 initiierten Projekt „KI-Potenzial-Scanning“ soll ein Vorgehensmodell erprobt werden, um für die Stadt Nürnberg konkrete
Einsatzpotenziale identifizierbar zu machen. Für das KI-Potenzial-Scanning ist das Ziel, für die Stadt Nürnberg anhand eines ausgewählten, städtischen Arbeitsfeldes Potenzialbereiche für den Einsatz von KI-basierten, digitalen Systemen zu eruieren. Die Eingrenzung des zu untersuchenden Arbeitsfeldes erfolgt über mehrere Workshops in enger Abstimmung mit dem Amt für Digitalisierung und Prozessorganisation.
BikeVR
(2020)
While becoming more and more aware of the ongoing climate change, eco-friendly means of transport for all citizens are moving further into focus. In order to be able to implement specific measures, it is necessary to better understand and emphasize sustainable transportation like walking and cycling through focused research. When developing novel traffic concepts and urban spaces for non-motorized traffic participants like bicycles and pedestrians, traffic and urban planning must be focused on their needs. To provide rare qualitative factors (such as stress, the perception of time and attractiveness of the environment) in this context, we present an audiovisual VR bicycle simulator which allows the user to cycle through a virtual urban environment by physically pedaling and also steering. Virtual Reality (VR) is a suitable tool in this context, as study participants find identical and almost freely definable (virtual) urban spaces with adjustable traffic scenarios. Our preliminary prototype proved to be promising and will be further optimized and evaluated.
Ein menschzentrierter Gestaltungsprozess befördert die Gebrauchstauglichkeit von Softwareprodukten. Die damit verbundenen Ziele und Vorgehensweisen sind Thema internationaler Normen und bilden einen integralen Bestandteil heutiger Softwareentwicklungsprozesse – und von Curricula zur Lehre im Bereich der Softwareentwicklung. Praxisbezogene Lehre in diesem Feld sollte eine enge Interaktion von Entwickler*innen und Benutzer*innen erlebbar machen. Dies umzusetzen kann sich insbesondere in der Lehre für Großgruppen als schwierig erweisen, unter anderem aufgrund eines begrenzten Zugangs der Lernenden zu möglichen Benutzer*innen. Dieser Bericht soll Lehrenden im Feld der Mensch-Computer-Interaktion Herangehensweisen an diese Problematik aufzeigen. Im Vordergrund steht die Forderung nach einem praktischen Erleben der Erhebung von Kontextszenarien. Die daraus resultierenden fachlichen und didaktischen Anforderungen werden auf Ansätze zur medialen Aufbereitung dieser Aufgabenstellung abgebildet. Darauf aufbauend wird anhand eines konkreten Beispiels herausgearbeitet, wie Chatbots die Befragung von Benutzer*innen auch für große Gruppen Lernender erlebbar machen können.
Data engineering is an integral part of the data science process. It comprises tasks such as data ingestion, data transformation, and data quality assurance. In order to fulfill these tasks, schema inference is an important capability. Its goal is to detect the structure of a dataset and to derive metadata on hierarchies, data types, etc. Artificial intelligence (AI) has the potential to automate schema inference and thus increase the efficiency of the data science process. However, as government institutions are subject to special regulations, explainability of AI models can be a mandatory requirement. Goal of this research protocol is to plan a systematic review of literature on schema inference with explainable AI (XAI) for data engineering in government institutions.
Die vorliegende Arbeit beleuchtet die Rechtsmobilisierungshandlungen gewaltbetroffener Frauen in Hamburg und untersucht dabei insbesondere die Inanspruchnahme des Gewaltschutzgesetzes durch diese. Begleitet wird der Forschungsprozess von der sozialarbeiterischen Perspektive auf den Themenkomplex häusliche Gewalt und Rechtsmobilisierung. Geprägt ist das Vorgehen dieser Arbeit von selbst gemachten
Praxiserfahrungen in der Frauenhausarbeit, aus der heraus das Ziel der praktischen Verbesserung der Lebensrealitäten sowohl für gewalt-betroffene als auch für alle in Hamburg lebenden Frauen erwächst.
Praxis-, ergebnis- und lösungsorientiert wird die Fragestellung nach den Grundsätzen der Literaturarbeit bearbeitet, wobei nicht nur Literatur und Studien, sondern auch statistisches Rohmaterial aus dem Arbeitsfeld der Sozialen Arbeit analysiert, aufbereitet und miteinander in Verbindung gesetzt wird. Die Aufdeckung einer gravierenden Daten- und Wissenslücke, in Verbindung mit der Feststellung konkreten Handlungsbedarfs bei der Schaffung automatisierter Netzwerkstrukturen, Vereinfachung der Inanspruchnahme des Gewaltschutzgesetzes, und Verbesserung der gesetzlichen Rahmenbedingungen, gehören dabei zu den Kernergebnissen vorliegender Arbeit. Die Überführung ausgearbeiteter Ergebnisse in einen Maßnahmenkatalog mit Handlungsempfehlungen, gerichtet an die Verantwortlichen der Stadt Hamburg, liefert dann konkrete Grundlagen zur Initiierung von Maßnahmen und im Weiteren auch Impulse für eine empirische Anschluss-forschung. Auch über die gestellte Forschungsfrage hinaus liefert die Beschäftigung mit dem Thema viel Potenzial für eine fruchtbare Gestaltung zukünftiger Lebensrealitäten von Frauen in Hamburg und ganz Deutschland.
If we believe Edward Snowden, encryption is "the only true protection against surveillance". However, advances in quantum technology might endanger this safeguard. Our article discusses why quantum computing poses a threat to data security and what to do about it. Instead of a purely theoretical analysis, we build on code examples using Python, C, and Linux.
Data engineering makes up a large part of the data science process. In CRISP-DM this process stage is called "data preparation". It comprises tasks such as data ingestion, data transformation and data quality assurance. In our article we solve typical data engineering tasks using ChatGPT and Python. By doing so, we explore the link between data engineering and the new discipline of prompt engineering.
Infradar-Localization: single-chip infrared- and radar-based Monte Carlo localization. This paper proposes a novel approach for indoor robot localization that leverages a fusion of information from single-chip infrared (Time-of-Flight) and radar sensors. The aim of our research is the development of a cost-effective and lightweight system that can achieve high-precision robot localization. Unlike traditional localization methods based on LiDARs or cameras, our proposed system uses single-chip infrared and radar sensors to overcome the limitations of high cost and bulky hardware. Specifically, we employ a Doppler radar-based velocity motion model for the estimation of the robot's ego-motion, eliminating the need for additional sensors such as IMU or wheel encoders. Next, we describe a hybrid sensor model for single-chip infrared and radar sensors that provides robust and accurate environmental perception with dynamic outlier removal. Finally, we integrate these components into a Monte Carlo localization framework to generate accurate real-time estimation of the robot's position and orientation. This is the first time a single-chip infrared and radar fusion based framework has been applied to robot localization, to the best of our knowledge. Through a comprehensive experimental evaluation, we demonstrate the system's high accuracy and efficiency, achieving an average localization error of 9 cm in diverse indoor environments. This remarkable performance, combined with the low-cost and lightweight nature of our proposed solution, positions it as a highly promising alternative for a wide range of applications, including robotics, smart homes, and autonomous vehicles. The significant advancements of this novel approach offer vast potential to revolutionize the field of localization, enabling more precise and cost-effective navigation systems.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Lehrsystems, bestehend aus einer Lasteinheit. Dabei setzt sich die Lasteinheit aus einer Motor-Frequenzumrichter-Kombination zusammen.
Es ist sind Steuerprogramme zu entwickeln, die Funktionen, wie eine Lastsimulation, bieten. Zudem ist die Entwicklung einer GUI vorgesehen, die zur Beobachtung und Steuerung dient. Die Programment-
wicklung findet im TIA-Portal, in STARTER und in LabVIEW statt. Neben der Programmentwicklung ist eine abschließende Antriebsauslegung durchzuführen. Für die erfolgreiche Programmentwicklung wurde im ersten Schritt ein Programm im TIA-Portal implementiert, wobei dies nur grobe Züge des Endprogramms enthielt und für erste Tests zuständig war. Eine Reglerparametrierung wurde mithilfe des TIA-Programms und des Programms STARTER durchgeführt. Im Anschluss wurden die Programm-teile nach LabVIEW portiert und das Hauptprogramm bis zur endgültigen Funktionsfähigkeit erweitert. Die Antriebsauslegung wurde mithilfe von entsprechend großen Lasten und Temperaturaufnahmen durchgeführt. Das Ergebnis ist ein lauffähiges LabVIEW-Programm mit GUI, das Lasten simulieren und Bremsungen von gekoppelten Motoren durchführen kann. Die Bremsung wurde schließlich für die größtmögliche Leistungsentnahme und Antriebsauslegung eingesetzt. Der Antrieb kam bisher nicht zum Einsatz.
Deep Learning basierte Segmentierung und Transformation von Spike-Rauschen in der MR-Bildgebung
(2023)
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein bildgebendes Diagnoseverfahren, das auf starken Magnetfeldern und sensiblen Detektoren basiert. Es kann zu Spike-Rauschen kommen, das die Bildqualität negativ beeinflusst. In dieser Arbeit wird untersucht, ob neuronale Netzwerke das Spike-Rauschen reduzieren können, um die Bildqualität zu verbessern. Dazu wird eine Bildverarbeitungspipeline entworfen, bestehend aus den Teilbereichen Detektion, Segmentierung und Transformation. Verschiedene neuronale Netzarchitekturen werden für jeden Teilbereich ausgewählt und auf Basis verschiedener Daten trainiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Detektion und Segmentierung basierend auf der L1-Norm die besten Ergebnisse liefern. Es werden bestimmte Netzwerkarchitekturen ausgewählt, um die Transformation durchzuführen. Die gesamte Pipeline reduziert das Rauschen erheblich, aber weitere Tests sind erforderlich, um die Robustheit der Implementierung sicherzustellen.
Die Projektarbeit „Auslegung einer regenerativen Stromversorgung inklusive eines Stülpmembranspeichers anhand der Stadt Haßfurt“ handelt von einer Analyse der Realdaten, welche von der Stadtwerk Haßfurt GmbH zur Verfügung gestellt wurden. Außerdem wurden der Ausbaustand der elektrischen Energieversorgung sowie die Auslegung eines Stülpmembran-speichers für die Kleinstadt Haßfurt untersucht. Auf die Funktion des Stülpmembranspeichers wird ebenso genauer eingegangen.
In dieser Projektarbeit wird die Wärmeversorgung der Stadt Haßfurt über Solarthermieanlagen vorgestellt. Dabei werden vorerst zwei mögliche Herstellverfahren des Stülpmembranspeichers präsentiert. Mit Hilfe der Wärmeverbrauchsdaten der Stadtwerke Haßfurt werden Solarkollektoren ausgelegt. Das Ziel der Auswertung ist die benötigte Menge und Kosten der Solarthermieanlagen für ganz Haßfurt und für ein Neubaugebiet zu bestimmen.
Diese Projektarbeit behandelt den Aufbau eines regenerativen Wärmenetzes und die Wärmenetzplanung für die Stadt Haßfurt und ihr Neubaugebiet. Die Studie untersucht die mögliche Gestaltung eines Wärmenetzes zur Nutzung überschüssiger Wärmeenergie, die in einem Stülpmembranspeicher gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden kann. Darüber hinaus werden in der Projektarbeit Kostenaspekte und die damit verbundenen Wärmegestehungskosten analysiert. Die Ergebnisse dieser Studie bieten wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung einer nachhaltigen Wärmeversorgung in der Stadt Haßfurt.
Bei der nachfolgenden Projektarbeit handelt es sich um einen Teil des Gesamtprojekts einer regenerativen Energieversorgung der Stadt Haßfurt. In diesem Bericht wird ein Versorgungssystem aus Photovoltaik- und Windenenergieanlagen mit einem ausreichend dimensionierten Energiespeicher für die Stadt Haßfurt ausgelegt. Darüber hinaus wird eine Bewirtschaftungsstrategie erstellt, mit der das Gesamtsystem finanziert werden kann, indem überschüssiger Strom bei Höchstpreisen an der Strombörse vermarktet wird.
Statistical databases in general and data warehouses in particular are used to analyze large amounts of business data in pre-defined as well as ad-hoc reports. Operators of statistical databases must ensure that individual sensitive data, e.g., personal data, medical data, or business-critical data, are not revealed to unprivileged users while making use of these data in aggregates. Business rules must be defined and enforced to prevent disclosure. The unsupervised nature of ad-hoc reports, defined by the user and unknown to the database operator upfront, adds to the complexity of keeping data secure. Storing sensitive data in statistical databases demands automated methods to prevent direct or indirect disclosure of such sensitive data. This document describes a rule-based approach to local recoding of sensitive data. It introduces the notion of exclusivity to describe quasiidentifiers with local rules based on the multidimensional data model. It further defines options to treat exclusive entities that may disclose sensitive data. The local anonymization minimizes information loss and works well even with very large data sets.
Um eine nachhaltige und effiziente Wärmeversorgung im Gebäudesektor zu erreichen, bieten Wärme- und Kältenetze der fünften Generation eine vielversprechende Möglichkeit. Diese können mit einer Vielzahl regenerativer Energien auf einem niedrigen Temperaturniveau gespeist werden. Mit Hilfe dezentraler Wärmepumpen in den Gebäuden wird die niedertemperierte Energie für die Heizung und Brauchwarmwasser-erwärmung nutzbar gemacht. Zudem bietet die bidirektionale Arbeitsweise dieser Netze eine Bereitstellung von Kälte. Um Erkenntnisse im Hinblick auf die Ökonomie von Wärmenetzen der fünften Generation zu erlangen, erfolgt im Rahmen dieser Arbeit eine simulationsbasierte Analyse der Wirtschaftlichkeit sowie die Entwicklung möglicher Geschäftsmodelle. Dabei wird für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung eine angepasste Berechnungsmethodik, basierend auf der Richtlinie VDI 2067, entwickelt. Um Informationen zu realisierten Netzen zu erhalten, wird zunächst eine Marktrecherche kalter Wärmenetze in Deutschland durchgeführt. Dabei werden sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte beleuchtet. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse erfolgt die Festlegung der analysierten Energiesysteme sowie der betrachteten Geschäftsmodelle. Die Energiebereitstellung des ersten Systems erfolgt mit Hilfe eines Geothermiekollektorfeldes. Das zweite System wird durch die Kombination aus einem Geothermiekollektorfeld, einer zentralen Luft-Wärmepumpe und einem Elektroheizkessel versorgt. Für die Komponenten der kalten Wärmenetze werden mit Hilfe von Produktrecherchen Kostenkurven ermittelt. Für die entwickelten Kostenkurven erfolgt eine Validierung. Die Geschäftsmodelle werden anhand der Liefergrenze der dezentralen Wärmepumpen unterschieden. Beim ersten Geschäftsmodell liegt die Leistungsgrenze vor der Hauseinführung und stellt somit die Energie auf einem niedrigen Temperaturniveau bereit. Im zweiten Geschäftsmodell wird die Leistungsgrenze hinter der Wärmepumpe gezogen, sodass die nutzbare Energie bereitgestellt wird. Die Betrachtung der Energiesysteme und Geschäftsmodelle wird durch zwei fiktive Quartiere ermöglicht. Eines davon mit primärer Wohnbebauung, das andere bestehend aus Wohn-, Büro- und Verwaltungsgebäuden.
Es wird aufgezeigt, dass ein wirtschaftlicher Betrieb kalter Wärmenetze realisiert werden kann. Unter Berücksichtigung von Fördergeldern und eines bestimmten Ertrags des Betreibers resultieren Wärmegestehungskosten für den Abnehmer von rund 0,25 €/kWh. Die Wärmegestehungskosten können anhand realer Daten verifiziert werden. In der Arbeit wird der sensitive Einfluss verschiedener Parameter, wie beispielsweise des Strompreises, der Dimensionierung oder Effizienz der Komponenten auf die Wirtschaftlichkeit der Energiesysteme untersucht. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass eine pauschale Festlegung des besten Energiesystems und Geschäftsmodells nicht möglich ist. Demnach bedarf es entsprechend den Randbedingungen eines Projektes einer individuellen Betrachtung zur Ermittlung des idealen Systems und Geschäftsmodells.
OHM Happiness Report (OHR)
(2023)
Die langfristige Lebenszufriedenheit (Happiness/Glücksempfinden) ehemaliger Studierender scheint maßgeblich mit ihrem subjektiven Glücksempfinden während der Zeit an der Hochschule zusammen zu hängen (Harker und Keltner, 2001). Vor diesem Hintergrund untersucht der vorliegende Beitrag basierend auf Survey-Daten aus dem Jahr 2022 die Lebens- und Studienzufriedenheit der Studierenden an der TH Nürnberg Georg Simon Ohm. Unsere Analysen ergeben einen durchschnittlichen OHM Happiness Score von 6,93 Skalenpunkten. Dieser Wert liegt etwas über dem Durchschnitt der deutschen Bevölkerung (6,86), knapp unterhalb des arithmetischen Mittels in Bayern (7,06) und entspricht genau dem Glücksempfinden der Region Franken (6,94), in deren Zentrum Nürnberg die OHM zu Hause ist. International positioniert sich die OHM im Bereich der Bevölkerung von Ländern wie den USA (6,98), der Schweiz (6,94) oder der Tschechischen Republik (6,92). Wir zeigen, dass die Lebenszufriedenheit unter den Studierenden – analog zur Gesamtbevölkerung – während der Covid-19-Pandemie zurück gegangen ist. Das Covid-Happiness-Tal scheint mit der endgültigen Rückkehr in die Hörsäle im Jahr 2022 aber überwunden zu sein. Ferner zeigen wir, dass Studienzufriedenheit und Lebenszufriedenheit an der OHM positiv korrelieren und untersuchen, wie verschiedene Merkmale und Leistungen der Studierenden mit ihrer Happiness und Studienzufriedenheit zusammenhängen: eine höhere Selbstwirksamkeit geht mit einer deutlich höheren Lebens- und Studienzufriedenheit einher, dagegen sind schlechte Schul- und Studienleistungen, die Erwartung einer langen Studiendauer, Stress und Prokrastination mit einer geringeren Lebens- und Studienzufriedenheit verbunden. Schließlich steht ein höheres erwartetes Einstiegsgehalt in einem positiven Zusammenhang mit dem subjektiv empfundenen Glück, allerdings nur bis zu einem Jahresbruttogehalt von 60.000 Euro. Studierende, die einen höheren Verdienst erwarten, geben ein niedrigeres Glücksniveau an.
Weiterentwicklung eines gasbetriebenen Wirbelschicht-Sinterreaktor für kleinste Keramikbauteile
(2023)
Diese Arbeit optimiert einen gasbetriebenen Wirbelschicht-Sinterreaktor für kleinste Keramikbauteile. Der Reaktor nutzt das Prinzip der Wirbelschicht, um die zu sinternden keramischen Bauteile in der Schwebe zu halten und ermöglicht so eine erhebliche Beschleunigung der Prozesszeit im Vergleich zu konventionellen Brennöfen. Ziel dieser Arbeit war es, den bestehenden Forschungs-reaktor zu optimieren, indem der Brenner neu ausgerichtet, ein neues konisches Brennrohr konstruiert und eine neue Vorrichtung zur Probenentnahme entwickelt wurde. Die Anlage wurde erfolgreich verbessert und ermöglicht nun den Schwebezustand der Bauteile sowie eine schnellere Aufheizung. Es wurde auch eine Vorrichtung zur Probenentnahme konstruiert und die Bauteile auf Maßhaltigkeit und Bildung von Agglomeraten untersucht. Allerdings muss das Material des Brennrohrs ersetzt werden. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Anlage erfolgreich verbessert wurde und das Sintern der Bauteile nun möglich ist.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine Software zu entwickeln, die Trajektorien von mechatronischen Systemen berechnet. Der bei der Entwicklung der Antriebsregelung zugrunde liegende Standard unterstützt diverse Bewegungsprofile. Das in aktuellen Systemen verwendete sowie drei weitere Bewegungsprofile werden in der Programmiersprache MATLAB abgebildet. Anschließend werden die implementierten Berechnungsfunktionen in ein Simulink-Modell der Antriebsregelung eingebunden. Hierbei werden die entstehenden Leistungsverluste vom Zwischenkreis bis zum Motor modelliert und ausgewertet. Dabei wird untersucht, ob die Auswahl des Bewegungs-profils einen Einfluss auf die entstehenden Leistungsverluste hat und zu einer Verringerung der mechanischen und elektrischen Belastung führt. Die Auswertung zeigt, dass bei einem rucklimitierten Bewegungsprofil mit einem konstanten prozentualen Rampenanteil von 5 % am Beschleunigungstrapez eine Reduktion der aufgenommenen Energie, des Stroms sowie der Leistungsverluste im Gegensatz zum bestehenden Bewegungsprofil erreicht werden kann.
Frühe Gewaltprävention
(2023)
Häusliche Gewalt ist ein Phänomen, von dem nicht nur Erwachsene, sondern
auch Kinder in erheblichem Maße betroffen sind. In diesem Artikel soll zunächst dargestellt werden, in welchen Formen und in welchem Ausmaß Kinder von Gewalt betroffen sind. Anschließend werden die Folgen des (Mit-)Erlebens von Gewalt im Leben der Kinder und darüber hinaus beleuchtet. Aus den Befunden werden Gründe und Ziele für eine frühe Gewaltprävention abgeleitet und das integrierte Gewaltpräventionskonzept ReSi+ vorgestellt, das auf dem dargestellten wissenschaftlichen Hintergrund aufbaut und positiv evaluiert ist.
Im Rahmen dieser Projektarbeit wurde eine Versorgungsanalyse zum Standort Haßfurt durchgeführt. Die Versorgungsanalyse basiert dabei auf realen Daten der Haßfurter Stadtwerke. Die Energieversorgung besteht dabei aus den erneuerbaren Energien Wind, Solar und Biomasse. Zur Überbrückung von Flauten wird ein geotechnischer Speicher eingesetzt. Dies könnte zum Beispiel ein Pumpspeicher sein. Bei der Berechnung wird ein Optimum der Stromgestehungskosten, durch Variation der Anteile von Wind und Solar am Versorgungssystem, gesucht. Die Kalkulationsparameter, also zum Beispiel die Herstellkosten der Windenergieanlagen, wurden relativ pessimistisch angesetzt. Als Ergebnis der Versorgungsanalyse kommen Stromgestehungskosten von ca. 52 ct/kWh zustande. Im Vergleich mit dem Marktpreisniveau des Jahres 2022 von im Durchschnitt ca. 24 ct/kWh, zeigt sich, dass dieses System so nicht wirtschaftlich ist. Zur Kostenreduktion kann eine
Überschussvermarktung genutzt werden, die die Kosten je nach Marktpreisniveau sogar soweit senken kann, dass mit dem Versorgungs-system Geld verdient werden kann.
Vorlaufforschung 2021
(2023)
Liebe Leser*innen,
ein ansehnlicher Band mit wissenschaftlichen Untersuchungen aus ganz unterschiedlichen Fachgebieten liegt vor Ihnen und lädt zum darin Schmökern und zum Verweilen bei dem einen oder anderen Projekt ein.
14 Projekte konnten im Jahr 2021 gefördert werden und wieder zeigen die hier veröffentlichten 11 Ergebnisberichte sowohl die thematische Breite unserer Hochschule als auch die wissenschaftliche Tiefe, mit der die einzelnen Akteure unterwegs sind. Der Klimawandel und die Pandemie spielen bei den Untersuchungen genauso eine Rolle wie Künstliche Intelligenz und die Untersuchung von Werkstoffen, wie zum Beispiel bioaktivem Glas, klebrigen Schmierfetten oder menschlichen Knochen (...).
[aus Grußwort: Tilman Botsch]
In dieser Studienarbeit wurde für Haßfurt berechnet mit welcher Speichertechnologie der Strombedarf vollständig am kostengünstigsten gedeckt werden kann. Betrachtet wurden ein Batteriespeicher, eine P2G2P-Anlage und ein geotechnischer Speicher. Zur Umwandlung der Energie aus erneuerbaren Energiequellen stehen PV-, Windkraft- und KWK-Anlagen zur Verfügung. Mithilfe eines Excel-Tools wurde
berechnet wie viel Leistung installiert werden muss und wie groß ein entsprechender Speicher sein muss. Durch den Verkauf von Überschüssen entstehen Einnahmen die den Kosten für den Anlagenpark gegenüber-stehen. Dadurch können die Gesamtkosten gesenkt werden. Verwendet man einen Batteriespeicher, so fallen Kosten für eine Kilowattstunde von rund 24 Cent an. Mit einer P2G2P Anlage lassen sich die Kosten auf ca. 14 ct/kWh reduzieren. Mit dem geotechnischen Speicher werden die geringsten Kosten pro Kilowattstunde mit ungefähr 10 ct/kWh erreicht.
Die gewählten Kostenansätze für den Ausbau des Anlagenparks sowie Zinsen und Betriebskosten wurden sehr optimistisch gewählt. Deshalb wird erwartet, dass die in der Realität auftretenden Stromgestehungs-kosten etwas höher liegen.
Im psychiatrischen und psychosozialen Hilfesystem sollen Menschen mit psychiatrischen Störungen Hilfe und Unterstützung erfahren. Gleichwohl können sie sich unter Umständen auch als den Helfenden ausgeliefert erleben. Dies umso mehr, als dass die Behandlung mit Übergriffen einhergehen kann: Sprachliche Zuschreibungen können verletzen, Hilfsgesuche ungehört verhallen, Hilfsangebote die Selbstbestimmung der Betroffenen einschränken. Medikamentöse Behandlung psychischer Erkrankungen ist üblich, aber umstritten; in Krisensituationen können Zwangsmaßnahmen eingesetzt werden und insbesondere im stationären Be-
reich berichten Betroffene und Angehörige, aber auch Mitarbeiter*innen teils über erschütternde Zustände (z. B. Stolz et al., 2015).
Mit der vorliegenden Arbeit möchte ich einen ersten Einblick ins Feld gewinnen und einen Eindruck davon erhalten, was Psychiatrie-Erfahrene erleben und welchen Sinn sie den Ereignissen geben. Dabei ist es mir wichtig, den Betroffenen Gehör zu verschaffen und ihre Stimme
in den Mittelpunkt zu rücken. Ich untersuche die Frage: Wie erleben Psychiatrie-Erfahrene die (Un-)Möglichkeit, sich zu beschweren? Worüber wollen sie sich beschweren, welche Hürden haben sie zu überwinden und an welchen Hürden scheitern sie? Und: worüber beschweren sie sich nicht? Die folgende Arbeit liefert zunächst einen Überblick über verwendete theoretische Bezüge. Dann folgen Methodik und eine Zusammenfassung der geführten Interviews. Danach diskutiere ich das Interviewmaterial vor dem Hintergrund der eingeführten Theorien und schließe einige Überlegungen zur Ausgestaltung von Beschwerdestellen an, bevor ich zum Schluss die Ergebnisse zusammenfasse.
Roboter halten in vielen Bereichen unserer Gesellschaft immer mehr Einzug. Dies bedeutet auch, dass der Mensch gemeinsam mit dem Roboter Arbeiten verrichten muss, ohne dass es zu Verletzungen kommt. Um dieses Ziel zu erreichen, sind neben den bisherigen mechatronischen Systemen auch neue Konstruktionsprinzipien gefragt. Konstruktionsbeispiele für nachgiebige Gelenke liefert die Natur. Am Beispiel einer bionischen Konstruktion nach dem Vorbild eines Spinnenbeins wird die Realisierung eines Softroboters „BioFlexRobot“ vorgestellt. Abschließend werden die Einsatzgrenzen dieses Gelenkroboters aufgezeigt und mögliche neue Forschungsfelder zur Leistungssteigerung aufgezeigt.
Gleichungen aus aktuellen Regelwerken und Literatur für die Auslegung endlich langer, unrunder Zylinderschalen werden diskutiert und mit Finite-Elemente-Analysen überprüft. Während die Gleichung für elastisches Beulen gut reproduzierbar ist, gibt es bei den Gleichungen für plastische Verformung größere Abweichungen. Es wird eine verbesserte Gleichung für plastische Verformung angegeben.
Basierend auf einem bionischen Gelenkmechanismus nach dem Vorbild eines Spinnenbeins wurde ein SCARA-Gelenkroboter mit zwei bionischen Gelenken und einem konventionellen Höhenantrieb entwickelt. Hierbei entstand ein Soft-Roboter-System, das eine natürliche Nachgiebigkeit bei einer Kollision mit dem Werker aufweist. Die Forschungsarbeiten gliederten sich in die Teilbereiche Konstruktion, Elastomerkom-ponenten und Regelungstechnik. Nach Abarbeitung dieser Teilpakete wurde ein Demonstrator aufgebaut und dessen Leistungsdaten ermittelt. In einer abschließenden Bewertung konnte der BioFlexRobot mit bestehenden Systemen verglichen werden. Der vorliegende Bericht fasst die Forschungsergebnisse zusammen.
Lehre an Hochschulen gemeinsam denken. Motivierte Akteure in kreativer Atmosphäre an einen Tisch bringen. Kommunikation auf Augenhöhe. Das ist das Lehrlabor³. Mit diesem Programm wurde erstmals in Bayern ein Format erprobt, in dem über einen Zeitraum von sieben Monaten innovative Lehr- und Lernsettings in rollenübergreifenden Hochschulteams gestaltet wurden. Forschend und zugleich spielerisch entstanden neue Ideen. Insgesamt fünf Hochschulen wurden auf eine Reise mit Ziel „Innovative Lehrentwicklung“ geschickt. Das erste Ergebnis halten Sie in den Händen. Das Lehrlabor³ hat einen ko-kreativen Rahmen für Lehrentwicklung geschaffen und eine Community ins Leben gerufen, die Hochschulgrenzen und Silodenken überwindet und als interdisziplinäre Ideenschmiede neue Impulse für Lehre und Lernen liefert. Auf den folgenden Seiten zeigt Ihnen das Lehrlabor³-Team Ausschnitte dieses Weges. Lassen Sie sich vom Ideenreichtum der Hochschulteams inspirieren und von der Reiselust anstecken.
(Vorw. Frau Prof. Christina Zitzmann)
In 2021, together with fellow scientists, we conducted a survey at the German Chaos Computer Club (CCC). Our goal was to find out which programming languages are most commonly used by hackers. This article follows up the survey and compares its findings with an analysis of the Exploit Database. Readers get step-by-step instructions on how to set up the analysis environment and a summary of the results. Thus, the article not only covers applied techniques, but also offers insights into the world of cybersecurity.
There are numerous articles about the programming languages most commonly used by hackers. Among them, however, there are hardly any scientific studies. One reason might be that hackers mainly operate anonymously and are difficult to reach. This paper aims to shed light on this interesting and relevant research question. In order to find answers, we conducted a survey among the members of the German Chaos Computer Club. As one of the world's largest organisations for information security and hacking, the club provides a good basis for our study. We examine the question of which programming languages are used by hackers as well as the importance of the programming language for their work. The paper offers first insights into the topic and can provide a starting point for further research.
Im Rahmen des Projektes „JMD digital - virtuelle Beratungsstrukturen für ländliche Räume“ erprobten Berater*innen der Jugendmigrationsdienste (JMD) über zwei Jahre an 16 Modellstandorten bundesweit die digitale Kontaktaufnahme und Beratung junger Menschen mit Zuwanderungsgeschichte in ländlichen Räumen. Ziel des Projektes war es, junge Drittstaatsangehörige in kleinen Orten und Gemeinden fernab großer Städte und gut erschlossener Regionen durch ein ergänzendes Onlineberatungsangebot nachhaltig besser erreichen und ganzheitlich unterstützen zu können. Das Projekt stand in der Förderung des Asyl-, Migrations- und Integrationsfonds (AMIF).
Für die Sicherstellung des Ergebnistransfers wurde JMD digital in seiner Abschlussphase von Mai bis September 2022 durch das Institut für E-Beratung an der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm wissenschaftlich begleitet. Zentrale Leitfrage der Begleitforschung war, welche Rahmenbedingungen es für einen erfolgreichen Transfer der Projektergebnisse braucht, um die nachhaltige Implementierung und Qualität des neu geschaffenen Angebots der Onlineberatung sicherzustellen. Der Fokus der wissenschaftlichen Begleitforschung lag auf den drei zentralen Themenfeldern des Projektes JMD digital:
- Den Chancen und Herausforderungen der digitalen Migrationsberatung in ländlichen Räumen und den Rahmenbedingungen für ihre Implementierung
- Digital Streetwork als lebensweltorientierte, aufsuchende Form der digitalen Kontaktaufnahme und Kommunikation im vertrauten (Online-)Umfeld der Jugendlichen und jungen Erwachsenen
- Der Verstetigung neu entwickelter Weiterbildungsmaßnahmen für die Onlineberatung im Verband
Für jedes Themenfeld wurde ein eigener Leitfaden entwickelt, der Rahmenbedingungen für eine nachhaltige Implementierung von Online-Beratungsangeboten zum jeweiligen Schwerpunktthema enthält. Die Leitfäden beinhalten theoretische Aspekte genauso wie praktische Beispiele und Anregungen und verstehen sich als Grundlage und Impulsgeber für die Weiterentwicklung und Diversifizierung eines Beratungsangebots, das den analogen und digitalen Lebenswelten der jungen Ratsuchenden gerecht wird.
Bei der Projektarbeit handelt es sich um einen Gesamtlösungsansatz zur regenerativen Auslegung einer Kleinstadt. Bei dem Projekt wurde dabei das Konzept für die Stadt Roth ausgelegt. In diesem Beitrag wird sich mit dem Schwerpunkt der Wärmeversorgung mittels Solarkollektoren beschäftigt. Zusätzlich wird ein Konzept für die Speicherauslegung und die Bewirtschaftung vorgestellt.
Unternehmen, Organisationen und Individuen agieren unter den Bedingungen radikaler Ungewissheit als einem zentralen Merkmal moderner Ökonomien (Kay & King 2020; Beckert & Bronk 2022), unter der Dynamisierung von Innovationszyklen (Binckebanck & Elste 2016; Bogner et al. 2018) und unter Bedingungen der Parallelität funktionaler und fragmentale Differenzierung sowie der Volatilität von Netzwerk-strukturen und dem Eintritt branchen‐ oder ortsfremder Wettbewerber oder Kun‐den (Passoth & Rammert 2016; Backhaus & Schneider 2020; Banholzer & Siebert 2021). Die Verknappung der Reaktionszeit durch Volatilität und Dynamisierung erfordert von Unternehmen, sich auf mögliche Ereignisse zumindest gedanklich vorzubereiten. Hierzu setzen Unternehmen Szenariotechniken ein. Das Denken in Szenarien erlaubt unter Bedingungen der Be‐schleunigung, der Ungewissheit und der Komplexität, alternative Zukunftsbilder zu entwickeln und in den Strategieprozess zu integrieren (Fink & Siebe 2016). Dabei fällt auf, dass die Unternehmenskommunikation – sowohl als Organisationseinheit, als auch als Funktion – wenn überhaupt, dann erst spät in diesen strategischen Prozess involviert und integriert wird. Das verwundert, weil der Wettbewerb von Unternehmen nicht mehr nur den Wettbewerb um Marktanteile, sondern zunehmend auch den Wettbewerb um Chancenanteile in der Zukunft umfasst (Banholzer & Sie‐bert 2021). Wettbewerb verschiebt sich vom Produktwettbewerb hin zum Kommunikationswettbewerb und findet in Kommunikationsarenen statt (Eckert 2017), was sich in den Kommunikationsstrategien von Unternehmen in der Aufgabe zur Sicherung von Handlungsspielräumen wider‐spiegelt (Zerfaß & Viertmann 2016). In den Kommunikationsarenen wächst und vervielfältigt sich zudem die Erwartung von unterschiedlichen Stakeholdern, dass Unternehmen zu unterschiedlichen Ereignissen und Entwicklungen in immer kürzerer Zeit Stellung beziehen sollen (Sandhu 2020). Dies legt aus unserer Sicht nahe, Szenario‐Management als Instrument für die strategische Unternehmenskommunikation nutzbar zu machen. Szenario‐Management und das Denken in kommunikativen Szenarien (Fink & Siebe 2016) können in Verbindung mit Organisational Listening (Banholzer 2020a) dazu beitragen, eine adäquate Reaktion der Unternehmens-kommunikation inituationen zu ermöglichen, die durch Ungewissheit, Komplexität und Kontingenz gekennzeichnet sind. Der Ansatz geht über das Verwen‐den von Szenarien in Planspielen zur Krisenkommunika‐tion hinaus und adressiert die bislang wenig betrachteten Potentiale von positiven Entwicklungen oder ambivalenten Situationen.
Capability of scheduled maintenance to detect electromagnetic and lightning protection degradation
(2022)
Due to the growing use of low-conductivity composite materials for airframes and skin, the shielding effectiveness of aircraft has been weakened within recent years. As a result, the importance of electromagnetic hazards and associated effects on flight safety have increased dramatically. Especially high intensity electromagnetic fields are likely to interfere with sensitive avionic systems, while lightning strikes produce high-energetic charges and currents which might cause physical damages and induced transients on onboard wirings and equipment-internal circuits. To ensure safe flight and landing conditions, additional protection measures are required to be introduced in aircraft design. However, aging and degradation effects of mentioned electromagnetic and lightning protection features can't be avoided, thus, specific scheduled maintenance actions within appropriate intervals must be defined during certification process to retain every single aircraft in a serviceable condition. As there's a lack of database to validate expected preliminary degradation and aging behavior until the first scheduled inspection, most maintenance definitions just rely on in-service and maintenance experience of similar aicraft.
Hence, within this thesis, current regulations and practical implementations of lightning and electromagnetic protection on Airbus rotorcraft shall be investigated in order to perform 3D simulations for determination of the correlation of electromagnetic protection failure and wiring-induced transients. As a final aim, maintenance improvements for minimization of adverse degradation impact on helicopter safety can be achieved.
Photovoltaik
(2022)
In den vergangenen Jahren ist der Wandel der Energiepolitik immer deutlicher geworden und immer mehr Energie wird durch erneuerbare Quellen versorgt. Dazu kommt aktuell die Ukraine Krise als auch die Corona-Krise, die die Nachfrage und die Rentabilität erneuerbarer Energien steigern. In diesem Zusammenhang soll ein Konzept erarbeitet werden, welches eine vollständig erneuerbare energetische Versorgung der Stadt Roth sicherstellt. Hierfür wird vor allem auf Wind- und
Solartechnik gesetzt, da hier das größte Ausbaupotential besteht. Ein Problem dieser Techniken ist, dass diese nicht zeitlich planbar sind, sondern stark wetterabhängig sind. Im Sommer ist die eingespeiste Solarenergie deutlich höher als die Verbrauchte. Die Windenergie hingegen ist im Winter stärker als im Sommer. Somit ergänzen sich beide Technologien. In wind- oder sonnenreichen Zeiten ist die überschüssige Energie für Zeiten geringer Stromeinspeisung zu speichern. Hierfür hat Herr Prof. Dr. Ing. Matthias Popp in seinen Forschungsarbeiten ein Speicherkonzept „Stülpmembranspeicher (siehe Abbildung Titelseite) [3] erarbeitet. Hierdurch kann elektrische und thermische Energie gespeichert werden. Für die Versorgung der Stadt
Roth sollen Solaranlagen, Windkraftanlagen, Wasserkraftwerke und BHKWs
verwendet werden. Mit bereits vorhandenen und potenziellen Anlagen soll anschließend eine Speicherauslegung – und Dimensionierung stattfinden. Hierfür sind diverse Daten auszuwerten und Verluste zu ermitteln.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird untersucht, bei welchen Gestehungskosten eine erneuerbare Energieversorgung der Stadt Wunsiedel möglich ist. Dabei wird sowohl die Versorgung mit Strom als auch mit Wärme betrachtet. Als Bindeglied zwischen den beiden Versorgungssystemen dient ein Stülpmembranspeicher. Dieser ermöglicht es unterirdisch Strom und Wärme in einem Raum zu speichern. Im Laufe der Arbeit werden zunächst die Rahmenbedingungen der Energieversorgung festgelegt. Dies beinhaltet welche Systeme wie genutzt werden sollen. Die Stromversorgung soll aus Windenergieanlagen, Photovoltaikanlagen und Biomasseanlagen bestehen. Die Biomasseanlagen übernehmen dabei die Grundlastversorgung, während die Windenergieanlagen und die Photovoltaikanlagen vom aktuellen Energiewetter abhängig sind. Die Wärmeversorgung besteht aus Solarthermieanlagen und der Wärme von den Biomasseanlagen. Die Wärme wird über ein Wärmenetz an den Verbraucher geliefert. Bei Überschüssen werden sowohl der Strom als auch die Wärme im Stülpmembranspeicher gespeichert. Die Stromspeicherung erfolgt nur für mehrere Tage. Im Gegensatz zur saisonalen Wärmespeicherung, bei der Wärme aus dem Sommer für den Winter gespeichert wird. Die saisonale Wärmespeicherung wird durch eine besondere Schaltung im Wärmenetz ermöglicht. Diese Schaltung führt dazu, dass der Verbraucher als Prosumer fungieren kann. Der Verbraucher ist somit Konsument und Produzent von Wärmeenergie. Die Auswertung beruht auf realen Daten der Stadt Wunsiedel und wird mit Excel-Tools, bereitgestellt von Herrn Professor Popp, durchgeführt. Die realen Messreihen werden dazu aufbereitet und an die Gegebenheiten der Stadt Wunsiedel angepasst. Zur Berechnung werden verschiedenste Randfaktoren, wie Kostenansätze, gewählt. Die Ergebnisse der Auswertung sind die resultierenden Gestehungskosten und die benötigte Speichergröße. Zudem ergeben sich die betreffenden Nennleistungen der Photovoltaikanlagen und der Windenergieanlagen sowie die Anzahl der Solarthermieanlagen. Die Auswertung führt zu Stromgestehungskosten von ca. 22 ct/kWh und Wärmegestehungskosten von 17 ct/kWh. Beim Vergleich mit den aktuellen Stromgroßhandelspreisen bzw. den Kosten für andere Wärmenetze zeigt sich, dass das Versorgungssystem in einem Bereich liegt, in dem es wirtschaftlich arbeiten kann.
The company Plusoptix GmbH develops and sells medical devices to measure the refraction of infants. For the implementation of these functionalities, the necessary hardware and software is integrated in the apparatus. In addition, an individual OS was developed to perform specific tasks efficiently and quickly. In order to continuously close security gaps and meet requirements, the operating system must constantly be up to date. This activity is realized by the construction of the embedded Linux with the help of the internal NBS. Nightly building of the OS enables testing of changed software code or integrated modules. However, due to the steadily growing project tree of Plusoptix GmbH, the system increasingly shows problem areas. This includes aspects of administration and information overview. In addition, new functionalities such as continuous integration are desired to ensure the greatest possible SQA. Based on these features, the master thesis includes the development of a CIS to address the emerging requirements. Additionally, all previous process cycles of the old system should be integrable. For this purpose, a catalog of requirements for the new system must first be designed and specified. With the framework conditions defined, a targeted search can then be made for software to solve the existing problems. These must be evaluated in order to find the most efficient solution approach. In the end, a system is to be established that replaces the NBS andmeets current and future requirements.
Der donum vitae Bundesverband e.V. führte von Mai 2019 bis April 2022 das Modellprojekt „Helfen. Lotsen. Beraten.“ (HeLB), gefördert durch das Bundesministerium für Familien, Senioren, Frauen und Jugend (BMFSFJ) durch. Inhalt des Projektes war die Erprobung neuer, multipler Beratungszugänge zu schwer erreichbaren und besonders vulnerablen Zielgruppen in der Schwangerschaftsberatung mit Schwerpunkt im ländlichen Raum. Ziel des Projektes war es, potenzielle Zugangsbarrieren zum Beratungsangebot für schwer erreichbare Frauen und ihre Familien abzubauen und ihnen einen möglichst niedrig-schwelligen Zugang zur Beratung zu ermöglichen. Ergänzend zur Präsenzberatung wurden aufsuchende und digitale Beratungsformate im Modellprojekt erprobt und eine bessere Erreichbarkeit schwer erreichbarer Zielgruppen durch blended counseling, eine gemischte Form von Beratungsformaten, untersucht. Im vorliegenden Evaluationsbericht stellt das Institut für E-Beratung der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm die Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitforschung des Projektes HeLB vor.
In diesem Bericht wird das Vorgehen für die Auswertung von Biomasseverbrauchsdaten erläutert und die Ergebnisse gewertet. Zudem wird der Strommarkt von 2018 bis 2021 analysiert und daraus Kenntnisse für die Bewirtschaftungsstrategie des Speichers gezogen. Am Ende wird dadurch das Kosteneinsparpotential berechnet. Das Ergebnis ist das die rein regenerative Versorgung der Stadt Roth ab einem Strommarktpreis von 120 €/MWh günstiger ist als die Beschaffung von Strom über den Strommarkt.
In der vorliegenden Arbeit wird eine softwaregestützte Methode zur Bestimmung von Wirbelstromverlusten eines Permanentmagneten, innerhalb einer rotierenden elektrischen Synchronmaschine, untersucht. Die Berechnung der Magnetverluste wird mit der FEMAG Erweiterungssoftware AMELA durchgeführt, deren Grundlage eine quasistatische Feldberechnung bildet. Da Wirbelströme räumlich verteilt sind, liefert eine reine zweidimensionale Magnetverlustberechnung mit FEMAG-DC bislang nur
ungenügend genaue Ergebnisse, zudem können keine Magnetsegmentierungen
eingebracht werden. Analytische Ansätze zur Berechnung der Verlust-anteile, die zur Erwärmung der Maschine führen, werden aufgezeigt. Die Verlustleistungen der einzelnen Wärmequellen werden in ein thermisches Modell der Maschinen eingetragen, um die statische Magnettemperatur zu ermitteln. Die Ergebnisse lassen sich anhand von Messungen der Maschine, in Form einer indirekten Bestimmung der Magnettemperatur, verifizieren. Ist eine Entmagnetisierung des Magneten aufgrund
von übermäßiger thermischer Belastung zu erwarten, werden geeignete
Segmentierungsmaßnahmen vorgestellt und aus fertigungstechnischer Sicht bewertet. Die Ursache und Ausprägung der Wirbelströme wird aufgezeigt, sowie Einflüsse beschrieben, die bei der Berechnung berücksichtigt werden müssen.
Im Rahmen der Energiewende nimmt die Bedeutung der dezentralen
Energieversorgung immer weiter zu. Für Energieversorger und Betriebe stellt dies eine neue Herausforderung dar, da bisher eine zentrale Energieversorgung Stand der Technik ist. In dieser Arbeit wird die Frage diskutiert, welche Investition für das Bauunternehmen Max Bögl wirtschaftlich ist, um eine dezentrale Versorgung des Unternehmens sicher zu stellen. Besonderes Augenmerk wird auf die Speicherung der
elektrischen Energie mit Hilfe von Batterien gelegt. Dazu wird im ersten Teil der Arbeit erörtert, welche Speicher aktuell am Markt angeboten werden. Der zweite Teil der Arbeit beinhaltet eine Versorgungsanalyse. In dieser wird auf Basis des Energiebedarfs der letzten drei Jahren errechnet, welche Investition in Photovoltaik,Biomasse-Dampf, Wasserstoff-und Batteriespeicher am wirtschaftlichsten ist.
Aktuell wird in der Entwicklung von Projekten und Lösungen im Kontext von Digitalisierung und Künstlicher Intelligenz die zu geringe Anzahl von Entwicklerinnen und damit die fehlende Perspektive des Technofeminism (Anders 2022; Thaler 2022) kritisiert. Wissenschaftliche und populärwissenschaftliche Publikationen weisen auf Fehlentwicklungen von Technologien hin, die durch Außerachtlassen
anatomischer Unterschiede von Frauen oder monokausalen Ausrichtung an patriarchalen Mustern und Strukturen entstehen. Humanmedizin, Sicherheitstechnik in Kraftfahrzeugen oder Mobilitätskonzepte sind als Felder zu nennen (vgl. Criado‐Perez 2020; Marçal 2022). Das interdisziplinäre Forschungsprojekt Gender, Innovation und Technikjournalismus GITJOU betrachtet die Rolle von Medien, Journalismus und Journalist:innen als Intermediäre im F&I‐Diskurs unter der Fragestellung der Gendersensibilität und deren impliziten und expliziten Wirkung auf Technikrezeption, Technikgestaltung und gesellschaftlichen Technikdiskurs. Medien und Journalismus sind als
Intermediäre wesentlich an der Wahrnehmung von Technologien (Kohring 2001), der diskursiven Entwicklung von Technologiefeldern (Schaper‐Rinkel 2010) oder sozialen Konstruktion von Technologiemärkten
(Banholzer2018) sowie als policy broker (Donges & Gerner 2019) im Kontext von Technologievermittlung oder der Aushandlung von gesellschaftlichen Technikkonflikten (Feindt & Saretzki 2010) beteiligt. Vor diesem Hintergrund erscheint die Diskussion um geschlechterdiskriminierende Technologieentwicklungen (Leicht‐Scholten & Bouffier 2020) und die Kritik an der noch rudimentären Bezugsgröße Geschlecht in der Technikentwicklung (Joost, Bessing & Buchmüller
2010, S. 15) oder die Bedeutung gesellschaftlicher Geschlechternormen im Zusammenwirken mit vorherrschenden Technikbildern für die Berufswahl von Frauen (Schmeck 2019) auch für die technik‐ und wissenschaftsjournalistische Praxis und Theorie relevant. Eine explorative Recherche des Studiengangs Technikjournalismus / Technik‐PR aus dem Sommersemester 2020 weist auf ein Desiderat hin, das sowohl die theoretische Reflexion, die journalistische Praxis als auch die hochschulbasierende und die redaktionsgebundene (Fach)Journalismus‐Ausbildung umfasst. Das wachsende gesellschaftliche, politische und ingenieurwissenschaftliche Bewusstsein für gendergerechte Technologieentwicklung muss sich auch bei den beteiligten Intermediären verankern. Das hier skizzierte Forschungsprojekt setzt an diesem Desiderat an, strebt eine Erhebung des Status quo der wissenschaftlichen Bearbeitung dieses Themas in der Journalismus-forschung an und will Anschlussfähigkeiten an Forschungsgebiete der Science & Technology Studies (STS), der Technikfolgenabschätzung
(TFA) und der Demokratietheorie ausleuchten. Zudem wird der Grad des Problembewusstseins in Redaktionen, bei Journalist:innen und an Stätten der Journalismusausbildung erhoben. Das Ziel des Forschungsprojektes ist, neben dem Schließen von wissenschaftlichen Desideraten auch Anleitungen für die praktische und hochschulbasierte Ausbildung im Technik‐ und Wissenschaftsjournalismus zu generieren sowie diese auch für Unternehmens‐ und Organisationskommunikation
von Forschungs‐ und Wissenschaftseinrichtungen oder Technologie-unternehmen nutzbar zu machen.
Die vorliegende Projektarbeit ist Teil des Gesamtprojektes, welches die regenerative Energieversorgung der Stadtwerke Roth mittels Solar, Wind, Wasserkraft und mit Biogas befeuerten Blockheizkraftwerken sicherstellt. Dabei wird eine Versorgungssystemauslegung mit zugehöriger Speicherdimensionierung durchgeführt. In dieser Arbeit werden die Windkraft und eine Systembewirtschaftungsstrategie genauer beleuchtet. Bei der Standortermittlung für Windenergieanlagen wurde der Suchradius auf den Landkreis Roth ausgeweitet, da im Bereich Stadt Roth keine Möglichkeit für Neuanlagen besteht. Hierbei konnten mögliche Standorte für Windenergieanlagen ermittelt werden. Ob der Standort für eine Windenergieanlage zugelassen ist, wird im Genehmigungsverfahren entschieden. Die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten betragen hier ca. 6,7 m/s. Bei der zukünftigen Energieversorgung werden Neuanlagen im Bereich Windkraft und Photovoltaik benötigt. 92 % dieser übernehmen Windkraftanlagen, 8% übernehmen Photovoltaikanlagen. Die Windkraftanlagen haben hierbei eine Nabenhöhe von 160 m, eine Generatornennleistung von 3 MW und einen Rotordurchmesser von 150 m. Es werden elf Neuanlagen benötigt. Im Gesamtsystem entstehen Stromgestehungskosten von 20,39 ct/kWh.
Die Systembewirtschaftungsstrategie errechnet mit Wetterprognosen und Strommarktpreisen eine lukrative Ein- und Verkaufsstrategie für die im Speichersystem gespeicherte Energie. Hierbei ist die Versorgungs-sicherheit der Stadtwerke Roth stets gegeben. Bei einem Strommarktpreis von 150 €/MWh ergäben sich durch die strategische Vermarktung reine Stromgestehungskosten von 7,8 ct/kWh.
Im ersten Abschnitt der Arbeit wird das Power-to-Gas-to-Power Verfahren analysiert. Der zweite Abschnitt der Studienarbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob sich der Firmenstandort von Max-Bögl in Sengenthal bei mittleren Stromkosten im Großhandel von 50 €/MWh wirtschaftlich und dabei CO2 neutral mit Strom versorgen kann.
The time available to bring a new product to market is getting shorter and shorter. To keep up, virtual prototypes have become an essential part in the product development cycle. We wanted to create a configuration interface to allow for a fast and easy configuration of said prototypes. We want to evaluate how the created interface performs when used with valid or invalid data and how accurately the requirements for the software were met. As a basis for this analysis we have created an approach to develop a user interface (UI) based on the existing Vivifly application and have extended it with some functionality. We used the approach to perform a set of software tests to evaluate its functionality. The tests focus on the behaviour of the UI and its output, when the user interacts with it. This is done by either testing the UI as it was intended or with inputs, that usually would not be entered. The results of the software tests show that although a large part of the requirements have been implemented, some special cases have not yet been considered and need additional information. Out of the 22 test cases seven did encounter a problem while performing them.
Ziel dieser Bachelorarbeit ist ein ganzes Teilprojekt in sich selbst abzuwickeln, um Datensicherung zur Daten- und Programmsicherung aller Steuerungen der Anlagen bei Firma KOSH durchzuführen. Die verschiedenen Arten von Steuerungen und HMIs, die in Betrieb sind, sind zu analysieren und dazu erforderliche Software und Hardware, die zur Durchführung der Datensicherheit notwendig ist, muss festgelegt und für den Einsatz organisiert werden. Die Datensicherungen sollen zuerst lokal auf einem Laptop und später im Cloud-System von Version Dog für eine spätere Verwendung im Falle von Schäden oder Ausfall an der SPS gespeichert werden. Die Entwicklung und Umsetzung des Projektes soll mit verschiedenen internen und externen Kollegen geplant werden. Die Möglichkeit von Ersatzteilen als Backup oder eine zukünftige Umstellung auf moderne Steuerungen, wie neue Generation von Siemens oder Bosch Steuerungen anstelle der alten Bosch Rexroth-Steuerungen ist zu berücksichtigen. Daher ist eine Kostenabschätzung für die Möglichkeiten und Herstelleroptionen für einen Umstieg auf neue Modelle oder das Vorhalten von Ersatzteilen als Backup zu recherchieren und zu analysieren.
Within the scope of this dissertation a program shall be developed to automatically retrace a given operational cycle of a train set. The program shall be programmed with „Python“. At least two rail vehicles are linked together. The profile contains the setpoint values of the speed as well as the setpoint values of the traction force of both rail vehicles. The last ones are transferred into the control units of both vehicles. A controller shall be implemented to regulate the real value of the speed of the train set when there is a difference to the setpoint value. The real values of speed and traction force of both vehicles as well as the setpoint values shall be saved in a file.
Furthermore, a mode shall be implemented to continuously settle an operating point for the train set. This operating point is defined by a setpoint value of the traction force of the first vehicle and a setpoint value of the speed of the train set. The results of the executed operational cycles show that an automatical retracing is well possible. The accuracy of the operational cycle depends much on the accuracy of the calculated given profile of the setpoint values of the traction force of both vehicles. Interferences are quickly and safely compensated. It is possible to steadly settle any operating point for the train set. Therefore this mode is suitible for approaching all possible operating points in a simple and cost effective way.
The aim of this bachelor thesis is the analysis of the performance of motion algorithms to increase the productivity of industrial robots.
The robot which is therefor used is the COMAU NJ60-2.2 robot, which is controlled by the SINUMERIK 840D sl machine tool control. The Laser Tracker Hexagon Leica Absolute Tracker AT960-SR is used as the measuring instrument. To assess the performance, motion programs are programmed, each of which is executed comparatively with the CC_ROCO compensation cycle activated and deactivated. The test strategy is based on the ISO 9283 standard. Measurements are made of the path characteristics and of the settling performance. Special attention is paid to the differences that result from the use of the compensation cycle. The measurements are initially carried out on the digital twin of the SINUMERIK ONE controller and following on the real robot.
The results of the measurements show that the use of the extension function does not have any negative decisive consequences on the path accuracy or the transient response, but it positively influences the duration of time.
In der Arbeit wird eine Versorgungsanalyse für den Industriestandort Sengenthal von Max Bögl durchgeführt. Dabei liegt der Schwerpunkt in der Verbindung des Stromsek-tors mit dem Mobilitätssektor. Bei der Versorgungsanalyse wird die Möglichkeit der CO2-neutralen Selbstversorgung betrachtet. Beim Mobilitätssektor wird die Dienstwa-genflotte in den Betrachtungen elektrifiziert und eine Bewertung eines Teils der LKW-Flotte mit Wasserstoffantrieb vollzogen. Hierfür werden verschiedene Szenarien be-trachtet in denen die Freiheitsgrade (PV-Leistung, BDKW-Leistung, Batteriekapazität, P2G2P-Leistung, Anzahl E-Autos und Anzahl H2-LKWs) variiert werden. Neben der Variation der Freiheitsgrade findet auch eine Änderung der Randdaten statt. Bei die-sen werden zuerst Berechnungen auf Basis der realen Daten aus dem betrachteten Analysezeitraum durchgeführt und anschließend eine Veränderung vorgenommen, um mögliche zukünftige Änderungen abbilden zu können. Bei der Auswertung kann fest-gestellt werden, dass die Umsetzung der regenerativen Selbstversorgung technisch möglich ist. Bei der Untersuchung der Wirtschaftlichkeit können positive Szenarien festgestellt werden. Diese sind abhängig von äußeren Einflussfaktoren, wie den Be-zugspreisen an der Strombörse. Bei den im Jahr 2022 vorliegenden Bedingungen kann die Umsetzung wirtschaftlich abgebildet werden.
Inference and Training of a Multilayer Perceptron in a Deep Reinforcement Learning Context on a FPGA
(2022)
This thesis addresses the design and verification of a multilayer perceptron (MLP) and the corresponding optimization algorithm, the batch gradient descent (BGD), on a FPGA using high level synthesis (HLS) for Xilinx devices. The solutions developed in this project are used in a reinforcement learning environment for the control of power electronic systems. The thesis briefly presents the principle of reinforcement learning, a mathematical description of the MLP and the BGD as well as programming techniques for HLS. The structure of the solutions and performance examinations are presented in the results part of the thesis. The project delivers functionally verified solutions for the execution on a FPGA. The solutions are able to process a three layer MLP with 16 inputs and outputs and 128 neurons in the hidden layer in 2,361 clock cycles at 100 MHz clock frequency which results in a runtime of 23.6 µs. The corresponding BGD for one training example features a minimum runtime of 13,141 clock cycles or 1,314 µs. However, performance is expected to further improve after resolving several issues described in the thesis.
Während der Corona-Pandemie wurden Hochschulen und Universitäten
zu Reallaboren eines überwiegend digitalen Lehrbetriebs – unabhängig
von unterschiedlichen Fachkulturen, Voraussetzungen und Lernzielen. Die dritte Studie der Studien- und Schriftenreihe des Forschungs-
und Innovationslabor Digitale Lehre (FIDL) beleuchtet diese
Situation und hört genau hin: Sie basiert auf insgesamt 20 Interviews
mit Professor:innen sowie 32 Interviews mit Studierenden. Geführt
wurden die Interviews zwischen Juni 2021 und Dezember 2021 an allen bayerischen Hochschulen für angewandte Wissenschaften und über alle Fächergruppen hinweg.
O-Magazin
(2021)
Das O-Magazin ist eine Publikation von LEONARDO – Zentrum für Kreativität und Innovation und gewährt Einblick in das, was die gemeinsame Initiative der Technischen Hochschule Nürnberg, der Akademie der Bildenden Künste Nürnberg und der Hochschule für Musik Nürnberg ausmacht: die Menschen, die Projekte, die Zusammenarbeit. Dem interdisziplinären Austausch und der hochschulübergreifenden Kooperation hat sich LEONARDO seit Beginn seiner Förderung durch das Bund-Länder-Programm Innovative Hochschule im Jahr 2018 verschrieben. Seitdem arbeiten die drei beteiligten Hochschulen intensiv zusammen, um gemeinsames Forschen zu ermöglichen. Aus den interdisziplinären Impulsen ist eine Vielzahl an Projekten entstanden, die sich aus unterschiedlichen Perspektiven und Hintergründen mit ihren Forschungsthemen beschäftigen.
Das O-Magazin ist ein Gemeinschaftswerk von Studierenden, Lehrenden
und Mitarbeiter*innen der drei beteiligten Nürnberger Hochschulen. Konzipiert und realisiert wurde der grafische Gesamtentwurf von den
Studierenden Lucia Schmuck von der AdBK Nürnberg und Nelson Kinalele von der TH Nürnberg. Ebenso wurden sämtliche Fotografien und Illustrationen im O-Magazin von Studierenden oder Absolvent*innen der Fakultät Design der Technischen Hochschule Nürnberg oder der Akademie der Bildenden Künste Nürnberg geschaffen.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung wie ein moderner Industriebetrieb wirtschaftlich eine CO2-neutrale Selbstversorgung mit elektrischer Energie realisieren kann. Zusätzlich wird im 1. Teil der Arbeit die Windkraft als Möglichkeit der Energieerzeugung genauer analysiert und geprüft zu welchen Kosten elektrische Energie erzeugt werden kann.
Um Ihnen aussagekräftige Einblicke in die Vielfalt und Lebendigkeit der Projekte und Kooperationen zu bieten, die an der Technischen Hochschule Nürnberg entstanden sind und engagiert verfolgt werden, haben wir im Herbst 2021 das erste Transfermagazin herausgebracht. Kolleginnen und Kollegen sowie Studierende aus den Fakultäten, aus Instituten und Kompetenzzentren berichten aus einer sehr persönlichen Perspektive über Forschungsvorhaben und Kooperationen.
Aufgrund der zunehmenden Beliebtheit von Graphdatenbanken gewinnt die Frage ihrer Interoperabilität zunehmend an Bedeutung. Während das Datenmodell von RDF-Graphdatenbanken standardisiert ist, gilt dies nicht für Labeled-Property-Graphdatenbanken. Ein genauerer Blick zeigt, dass sowohl in der Literatur wie auch von Systemanbietern der Begriff Labeled Property-Graph im Detail unterschiedlich verstanden wird. Um Brücken zwischen den Datenmodellen zu schaffen, ist die Kenntnis der zugrunde gelegten Graphformalisierungen wie ein genaueres Verständnis konkreter Transformationen zwischen den verschiedenen Graphrepräsentationen erforderlich. Dieser Bericht erfasst einige relevante Graphdefinitionen i. S. der mathematischen Graphentheorie, welche als Grundlage formaler Beschreibungen verwendeter Datenmodelle dienen können. Basierend auf einer weit gefassten Definition für Labeled Property-Graphen wird eine Typ-Notation eingeführt, um die in Literatur und Graphdatenbanksystemen vorhandenen unterschiedlichen Ausprägungen des Begriffs charakterisieren und strukturieren zu können. Im Weiteren werden unterschiedliche Transformationen von RDF-Graphen in formale Graphen, insbesondere Labeled-Property-Graphen, einheitlich dargestellt und an einem durchgängigen Beispiel illustriert.
Um auch zukünftig die steigenden Datenraten und die damit verbundene Kanalbandbreite in optischen Systemen der Telekommunikationsbranche zur Verfügung zu stellen, sind neue Ansätze bei der Datenübertragung notwendig. In dieser Arbeit wird ein Verfahren untersucht, dass die breitbandige, digitale Datenübertragung über einen solchen neuen Ansatz, den substratintegrierten Wellenleiter (SIW), ermöglicht.
Zur Untersuchung war es zunächst notwendig, die Anforderungen an das Verfahren, anhand der gegebenen Rahmenbedingungen, festzustellen. Für das anschließend erstellte Konzept wurde eine Marktrecherche zu den zur Umsetzung notwendigen Komponenten durchgeführt. Anhand dieser Auswahl konnte mittels einer Transientensimulation die allgemeine Tauglichkeit des Verfahrens nachgewiesen werden, noch bevor es in einen Schaltplan überführt wurde. Das aus dem Schaltplan erzeugte Layout wurde zur Beseitigung etwaiger Störstellen mit einem 3D Feldsimulator untersucht und steht zur Freigabe für eine Leiterplattenproduktion bereit. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein untersuchtes und in die Praxis umsetzbares Verfahren, mit dem ein breitbandiges, digitales Signal über einen substratintegrierten Wellenleiter übertragen werden kann. Jedoch eignet sich die Implementierung des Verfahrens nicht für die direkte Umsetzung in zukünftigen Projekten. Dies liegt zum einen am erhöhten Schaltungs-aufwand gegenüber den aktuell verwendeten Verfahren und zum anderen am Mangel geeigneter, momentan auf dem Markt verfügbarer Komponenten, die die benötigte Bandbreite zur Verfügung stellen.
Ziel der Bachelorarbeit war es, die zwei Videokompressionsverfahren JPEG und H.264 miteinander zu vergleichen. Dazu wurden diese Verfahren unter den Betrachtungspunkten der Latenz, der Bildqualität und der Datenübertragungsrate analysiert und die Ergebnisse gegenübergestellt. Dabei wurden zunächst die Messergebnisse untereinander bewertet und eine weiterführende Abwägung im Hinblick des Einsatzgebietes in einem Embedded-System für den Bahnbetrieb durchgeführt. Als Ergebnis konnte sich die H.264 Codierung in den Vergleichspunkten gegenüber JPEG durchsetzen. Weitergehend wurden die gewonnenen Ergebnisse auf ein bahntechnisches Hard- und Softwaresystem angewendet und dort ein Prototyp zur Darstellung von IP-Streams entwickelt. Zur Entwicklung wurden die Programmiersprache C++ sowie das GStreamer Framework eingesetzt.
In der folgenden Bachelorthesis werden Warn- und Hinweistöne erstellt, welche auf Basis von natürlichen Klängen aufgenommen und in weiteren Schritten bearbeitet werden. Dazu wird vor allem eine Studie analysiert, die sich mit den affektiven Klangwahrnehmungen des menschlichen Bewusstseins auseinandergesetzt hat. Die natürlichen Klänge, die dazu aufgenommen werden, sind in dieser Studie in einem
zweidimensionalen Koordinatensystem verteilt und in vier Quadranten aufgeteilt. Die Bearbeitung der Töne zeigt einen tiefen Einblick in die Audio Produktion. So werden unter anderem Praktiken erläutert, wie Audio Signale qualitativ hochwertig klingen können, ohne den Charakter zu verfremden. Außerdem werden Methoden der West Coast Synthese genutzt, um ein umfangreiches Sound Design anzuwenden. Die West Coast
Synthese ist ebenfalls ein Schwerpunkt dieser Arbeit. Es werden grundlegende Charakterzüge des Buchla 208c Synthesizers erläutert, in dem die einzelnen Module umfangreich erklärt werden. Ebenso wird die digitale Reaktor 6 Variante des Soft- und Hardware Herstellers Native Instruments mit dem analogen Vorbild verglichen.